异质电热效应热传递制造技术

本发明专利技术总体上描述了用于电热效应热传递装置、方法和系统的技术，该技术可以利用向与热分布层联接的相邻热传递叠层协调施加异相电信号而有效地从热源传递和分布热能。一些电热效应热传递叠层可以包括电热效应材料和热整流材料的交替层。异相电信号产生电场，该电场将一个热传递叠层的电热效应材料偏压向热相从而发出热能，同时将相邻热传递叠层的电热效应材料偏压向冷相从而吸收热能。热分布层允许热能从处于热相的材料分布到处于冷相的相邻叠层的材料而不是回流到热源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术总体上描述了用于电热效应热传递装置、方法和系统的技术，该技术可以利用向与热分布层联接的相邻热传递叠层协调施加异相电信号而有效地从热源传递和分布热能。一些电热效应热传递叠层可以包括电热效应材料和热整流材料的交替层。异相电信号产生电场，该电场将一个热传递叠层的电热效应材料偏压向热相从而发出热能，同时将相邻热传递叠层的电热效应材料偏压向冷相从而吸收热能。热分布层允许热能从处于热相的材料分布到处于冷相的相邻叠层的材料而不是回流到热源。【专利说明】异质电热效应热传递相关申请的交叉参考本申请与2010 年 6 月 18 日提交的名称为 “Electrocaloric Effect Materialsand Thermal Diodes (电热效应材料和热二极管)”的共同未决申请序列号PCT/US2010/039200、2010 年 12 月 17 日提交的名称为 “Electrocaloric Effect Materialsand Thermal Diodes (电热效应材料和热二极管)”的对应美国国家阶段申请的申请序列号12/999，684 和 2011 年 9 月 21 日提交的名称为 “Electrocaloric Effect Heat TransferDevice Dimensional Stress Control (电热效应热传递装置的尺寸应力控制)”的共同未决申请序列号PCT/US11/52569相关，这里通过参考将上述每个申请整体结合在本文中。
技术介绍
除非这里另有说明，在该部分中描述的材料不是该申请中的权利要求的现有技术，并且也未被允许通过包含在该部分中而成为现有技术。电热效应材料是当经受施加电压时能够经历温度变化的材料。在去除所施加的电压时这种温度变化能够被逆转。通过在物理上将电热效应材料联接至热源和从热源分离，能够在一个方向上比在另一个方向上更大数量地动态传递热能。所描述的原理可以应用于热传递装置，可以利用这种热传递装置将热能从热源传递走。本公开认识到，利用电热效应材料的热传递装置可能经受各种性能低效率。具体地说，尽管在施加电信号或电压时电热效应材料可以吸收热能，但是当电压被去除时这种效应逆转。可以使用热整流材料来阻止热能从相邻的电热效应材料沿朝向被冷却的源的方向回流，然而，在其中不向接近热源的电热效应材料施加电压的周期过程中，热能可能被热源再次吸收，或者至少没有有效地从热源消散。结果，利用传统电热效应材料的热传递装置可能在从热源移除热能方面无法高效地操作。
技术实现思路
本公开总体了描述了用于电热效应热传递装置和方法的技术，该技术可以有效地增加电热效应材料热传递装置的操作效率。根据一些示例实施方式，热传递装置可以包括多个彼此相邻定位的热传递叠层。每个热传递叠层均可以包括电热效应材料和以与该电热效应材料热接触的方式布置的热整流材料。热分布层可以定位在所述热传递叠层和热源之间，从而使得该热分布层能够与每个热传递叠层的第一层和热源进行热接触。所述热分布层可以被构造成将热能从所述热源传递至所述热传递叠层以及在相邻热传递叠层之间传递热能。本公开还总体上描述了可以用来从热源传递热能的方法。一些示例方法可以包括响应于第一时钟信号横跨第一子集热传递叠层施加电场。在该电场的施加过程中，可以通过位于所述热源和所述热传递叠层之间的热分布层将热能从所述热源传递到所述第一子集热传递叠层中。在施加了第一电场之后，可以响应于第二时钟横跨第二子集热传递叠层施加第二电场。在第二电场的施加过程中，可以通过所述热分布层将热能传递到所述第二子集热传递叠层中。本公开总体上还描述了热传递系统。根据一些示例实施方式，热传递系统可以包括以具有两个或更多个子集热传递叠层的阵列布置的多个热传递叠层。所述第一子集可以被构造成在响应于第一时钟信号施加电场的情况下操作，而所述第二子集可以被构造成在响应于相对于所述第一时钟信号基本异相的第二时钟信号施加第二电场的情况下操作。每个热传递叠层可以包括电热效应材料、适合于施加合适电场的电极和布置成与电热效应材料热接触的热整流材料。热分布层可以被热联接至所述热传递叠层并且可以被构造成热联接至热源以有效地将热能从所述热源传递到所述热传递叠层。上述概括仅仅是例示性的，并且绝不是为了进行限制。除了以上描述的图示方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和如下详细描述，另外的方面、实施方式和特征也将变得明显。【专利附图】【附图说明】从结合附图给出的如下说明和所附权利要求，该公开的上述和其他特征将变得更完全清楚。认识到这些附图仅仅描绘了根据所述公开的若干个实施方式并且因此不能认为这些附图是本公开的范围的限制，将通过使用附图以附加的特别性和细节来描述该公开，在附图中:图1是示出了利用电热效应热传递装置的电热效应热传递系统的示例的功能框图，该电热效应热传递装置具有多个热传递叠层和热分布层；图2是电热效应热传递系统的示例热传递叠层的立体图；图3是示例电热效应热传递装置的侧视图，示出了向与热源直接接触的相邻热传递叠层施加同相电场的热相过程中的热能传递路径；图4是示例电热效应热传递装置的侧视图，示出了向经由热分布层与热源接触的相邻热传递叠层施加反相电场的过程中的热能传递路径；图5是在热分布层上具有矩形热传递叠层阵列的示例电热效应热传递装置的立体图，示出了反向电场施加模式；图6是在热分布层上具有六边形热传递叠层阵列的示例电热效应热传递装置的俯视图，示出了反向电场施加模式；图7是示出了用于实现利用反相施加电场的电热效应热传递装置的示例过程的流程图；以及图8是示出了与示例控制器对应的计算机硬件架构的框图，所有都是根据这里描述的至少一些实施方式布置的。【具体实施方式】在如下的详细描述中，对形成了该描述的一部分的附图进行了参考。在附图中，类似的符号通常表示类似部件，除非上下文另有说明。在详细描述、附图和权利要求中描述的例示性实施方式不意味着限制。在不脱离这里呈现的主题内容的精神或范围的情况下可以采用其他实施方式，并且可以进行其他改变。容易理解的是，如这里概括描述且在附图中例示的本公开的各个方面可以以各种不同构造进行布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都可以在这里明确地预期到。本公开总体上特别集中于电热效应热传递技术，这种热传递技术利用向与热分布层联接的相邻热传递叠层协调地施加定相电信号，以有效地将热能从源传递走并进行分布。出于该公开之目的，热传递装置(或热泵)可以对应于利用这里描述的各种热传递技术的任何装置。在一些例示性实施中，电热效应热传递装置可以被构造成利用多个相邻的(例如任何数量的行和列)热传递叠层。每个热传递叠层均可以包括电热效应材料和热整流材料的交替层。热分布层可以位于热源和热传递叠层之间。施加至热传递叠层的电信号相对于彼此基本上是异相的(例如，大约180度的异相),从而产生对应的电场,该电场将一个热传递叠层中的电热效应材料偏压到热相，从而发出热或热能，同时将相邻的热传递叠层中的电热效应材料偏压到冷相，从而吸收热或热能。热分布层允许来自热相中的电热效应材料层的热能的相当大的部分分布到冷相中的相邻热传递叠层的电热效应材料层而不是将热能传递回至热源。由于所描述的该技术，因此热传递效率可以显著地增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热传递装置，该热传递装置适合于从热源传递热能，该热传递装置包括：多个相邻的热传递叠层，这多个相邻的热传递叠层被构造成便于热能在这多个相邻的热传递叠层之间传递，每个热传递叠层都具有以彼此热接触的方式布置的电热效应材料和热整流材料的多个交替层；以及与所述多个相邻的热传递叠层中的每个热传递叠层的第一层以热接触的方式布置的热分布层，其中所述热分布层被构造成当该热分布层与所述热源接触时将热能从所述热源传递到所述多个相邻的热传递叠层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：E·克鲁格里克，
申请(专利权)人：英派尔科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US