一種廢熱能源再利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，特別是一種將電子系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)換成可用的電能的裝置。其結(jié)構(gòu)特點是：該裝置包括熱電偶設(shè)備和穩(wěn)流器，熱電偶設(shè)備設(shè)置至少一個熱電偶單元，熱電偶單元一端通過連接體連接到第一絕緣層一側(cè)，第一絕緣層另一側(cè)連接吸熱層，熱電偶單元另一端連接第二絕緣層，且熱電偶單元與第二絕緣層之間設(shè)有引導端，引導端與穩(wěn)流器電性相連。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、低成本、能夠循環(huán)利用電路廢熱和提高計算機處理器整體效率。
【專利說明】一種廢熱能源再利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種廢熱再利用裝置，特別是一種將電子系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)換成可用的電能的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，計算機處理器有兩大發(fā)展趨勢:更小、更快。對于便捷性和靈活性的需求驅(qū)使著設(shè)計人設(shè)計出更小、組織更緊湊的電路，對于更快、更復雜的計算以及并行性能的需求也推動了整個產(chǎn)業(yè)向著更快的數(shù)據(jù)處理和計算速度發(fā)展。但是問題也隨之產(chǎn)生了:更快的處理速度需要更強的電流，更強的電流會產(chǎn)生大量輻射和廢熱；而電路尺寸的減小則需要更大的電阻率。
[0003]這種廢熱不僅會增加運行計算機處理器的成本，而且可能損壞甚至摧毀計算機核心處理單元和其他元件。隨著計算機的發(fā)展和更多能源被利用，就會產(chǎn)生更多廢熱。處理這些廢熱又需要額外的能源，這個問題因此而變得更加突出。
[0004]在本領(lǐng)域中，經(jīng)常采取的措施是利用散熱器為處理器散熱。散熱器由連接著處理器部件的導熱金屬材料構(gòu)成，還有一系列鰭狀或其他幾何形狀的凸起，從而加速散熱。散熱器常與風扇組合使用。冷卻液體已經(jīng)越來越常見，尤其是在大型數(shù)據(jù)處理中心。近來，用于冷卻整個處理單元與局部過熱點的氣體膨脹冷卻器和熱電的珀耳帖致冷器也得到了發(fā)展。
[0005]但是，廢熱其實是被浪費的熱能，為了彌補這些熱能的損失，公司已經(jīng)開始發(fā)展能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)換成電能的小型芯片。利用廢熱已經(jīng)成為依據(jù)塞貝克效應的熱電轉(zhuǎn)換器的焦點，而且有機熱電材料已被發(fā)現(xiàn)。
[0006]雖然多種散熱器通過排除廢熱使計算機實現(xiàn)持續(xù)快速運行，但仍有一系列問題有待解決。散熱器本身的體積增加了整個計算機處理單元的尺寸，而散熱器工作時又增加了整個計算機處理器或計算機系統(tǒng)所需的電能，因此使得計算機的效率降低。此外，增加散熱器后，計算機處理器的制造變得更復雜，維護也變得更難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、低成本、循環(huán)利用電路廢熱和提高計算機處理器整體效率的裝置。
[0008]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，包括熱電偶設(shè)備和穩(wěn)流器，熱電偶設(shè)備設(shè)置至少一個熱電偶單元，熱電偶單元一端通過連接體連接到第一絕緣層一側(cè)，第一絕緣層另一側(cè)連接吸熱層，熱電偶單元另一端連接第二絕緣層，且熱電偶單元與第二絕緣層之間設(shè)有引導端，引導端與穩(wěn)流器電性相連。
[0010]本實用新型所述的廢熱，即產(chǎn)生于各種電子元件中、需要消除的熱量，電子元件包括集成電路微處理器、半導體、電力發(fā)動機、存儲設(shè)備、計算總線及其組合等。本實用新型包括熱電偶設(shè)備和穩(wěn)流器兩部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、元件成本低，此外，通過吸收電路廢熱并將其轉(zhuǎn)換成電能，可以提高計算機處理器效率和減少電能的消耗。
[0011]作為優(yōu)選，吸熱器通過一種導熱的環(huán)氧樹脂或其他粘合劑縛在產(chǎn)熱部件上，可以選擇使用化學或其他方法，只要兩者連接后能傳導熱量。
[0012]作為優(yōu)選，本實用新型中的熱電偶設(shè)備內(nèi)吸熱層、第一絕緣層、連接體、熱電偶單元、引導端和第二絕緣層固定連接。
[0013]作為優(yōu)選，本實用新型可以單獨使用或與散熱器組合使用。熱電偶設(shè)備與處理、存儲或者其他電子設(shè)備的產(chǎn)熱部件一同放置在一個熱連接點中，根據(jù)塞貝克效應可以在熱電偶設(shè)備中誘發(fā)電流。
[0014]作為優(yōu)選，散熱器表面設(shè)有許多幾何形狀凸起，通常為鰭狀，并與風扇等冷卻裝置組合使用時，形成對流，可以最大化熱電偶單元兩端的溫度梯度，從而最大化誘導產(chǎn)生的電流。
[0015]作為優(yōu)選，本實用新型選用穩(wěn)流器將誘發(fā)產(chǎn)生的電流適當穩(wěn)定，因為熱電偶單元誘發(fā)的電流會波動，尤其是電源剛啟動時。二極管或其他具有穩(wěn)流效果的設(shè)備都允許由熱電偶單元誘發(fā)的電流與電源電性相連，誘發(fā)的電流與電源電流均衡后可以投入使用。
[0016]作為優(yōu)選，本實用新型的穩(wěn)流器中設(shè)置至少一個二極管。
[0017]作為優(yōu)選，本實用新型也可以直接嵌入到一個產(chǎn)熱的電子元件中，從而元件本身有熱恢復和提供電流的能力，減少了整體廢熱的排放和電能的消耗。
[0018]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及效果:1、由于熱電偶設(shè)備優(yōu)選小型和平面的設(shè)備，因此，并不會增加整個處理單元的尺寸；2、由于熱電偶誘發(fā)的電流可以循環(huán)為電子設(shè)備供電，因此可以減少整體廢熱的排放和電能的消耗；3、由于與設(shè)有鰭狀凸起的散熱器以及風扇組合使用，因此可以加快散熱，提高電子設(shè)備效率，延長其使用壽命；4、由于連接穩(wěn)流器，因此可以為電子設(shè)備提供持續(xù)、穩(wěn)定的電流。
[0019]上述，本次公開所涉及的概念，也可能是能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型某些功能的其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基本概念，任何不偏離本實用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應屬于本實用新型的保護范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]標號說明:
[0025]1:廢熱再利用系統(tǒng) 2:熱電偶設(shè)備 3:穩(wěn)流器
[0026]4:產(chǎn)熱部件5:吸熱層6:第一絕緣層
[0027]7:第二絕緣層8:連接體9:第一導體
[0028]10:第二導體11:引導端13:導線
[0029]19:散熱器20:鰭狀凸起21:風扇
[0030]22:熱電偶單元

【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
[0032]實施例1:如圖1所示，一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，包括熱電偶設(shè)備2和穩(wěn)流器3，熱電偶設(shè)備2設(shè)置一個熱電偶單元22，熱電偶單元22 —端通過連接體8連接到第一絕緣層6 —側(cè)，第一絕緣層6另一側(cè)連接吸熱層5，熱電偶單元22另一端連接第二絕緣層7，且熱電偶單元22與第二絕緣層7之間設(shè)有引導端11，引導端11與穩(wěn)流器3電性相連。
[0033]產(chǎn)熱部件4連接于吸熱層5遠離第一絕緣層6 —側(cè)，產(chǎn)熱部件4包括各種電子元件，如集成電路、微處理器、半導體、電力發(fā)動機、存儲設(shè)備、計算總線及其組合等。吸熱層5通過一種導熱的環(huán)氧樹脂或其他粘合劑連接產(chǎn)熱部件4，也可以選擇使用化學或其他方法，只要兩者連接后能傳導熱量。
[0034]熱電偶單元22中的導體9和導體10為兩種不同的導熱材料，當廢熱通過連接體8從熱電偶的熱端傳導到冷端時，在熱電偶單元22的兩端產(chǎn)生溫度梯度，從而根據(jù)塞貝克效應可以誘導出電流。
[0035]熱電偶單元22的熱端通過連接體8連接第一絕緣層6，冷端連接第二絕緣層7，因為任何與熱電偶單元22電性相連的物體均可能會減少向穩(wěn)流器3傳輸?shù)碾娏鳎档蜔犭娕荚O(shè)備2的效率。
[0036]吸熱層5、第一絕緣層6、第二絕緣層7、連接體8、熱電偶單元22、引導端11為導熱材料，其中連接體8、熱電偶單元22、引導端11為導電材料。其中第一絕緣層6和第二絕緣層7由玻璃纖維、導熱絕緣彈性橡膠或?qū)峤^緣硅膠材料制成。因為廢熱需要通過吸熱層
5、第一絕緣層6和連接體8傳遞到熱電偶單元22的熱端，并在經(jīng)過熱電偶單元22后，通過引導端11與第二絕緣層7，冷卻散去。吸熱層5、第一絕緣層6和連接體8、引導端11與第二絕緣層7導熱性越好，熱電偶單元22兩端的溫度梯度越大，其將廢熱轉(zhuǎn)化為電能的效率就越聞。
[0037]吸熱層5、第一絕緣層6、第二絕緣層7、連接體8、熱電偶單元22、引導端11固定連接，固定連接的好處在于保證了熱電偶設(shè)備內(nèi)部的熱傳導效率。
[0038]穩(wěn)流器3設(shè)有一個外部輸入端,一個內(nèi)部輸入端和一個輸出端,熱電偶單兀22誘導產(chǎn)生的電流通過導線13到達內(nèi)部輸入端輸入到穩(wěn)流器3中，經(jīng)過穩(wěn)流器的適當穩(wěn)定后，可以持續(xù)穩(wěn)定地為電子元件供電。穩(wěn)流器3中的電流至少由外部輸入端輸入。
[0039]實施例2:如圖2所示，一種廢熱能源再利用系統(tǒng)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，這種結(jié)構(gòu)可以最大化熱電偶單元22兩端的溫度梯度。
[0040]與圖1基本相同，不同之處在于第二絕緣層7遠離引導端11 一側(cè)連接散熱器19，散熱器19表面設(shè)有鰭狀凸起20，以擴大散熱器19的表面積；散熱器19附近設(shè)有風扇21，扇面朝向散熱器19，風扇21向散熱器19吹風，形成對流，加快散熱，從而擴大熱電偶單元22兩端的溫度梯度，即擴大熱電偶單元22誘導產(chǎn)生的電流強度。
[0041]實施例3:如圖3所示，一種廢熱再利用系統(tǒng)中熱電偶設(shè)備2的一種結(jié)構(gòu)示意圖。多個熱電偶單元22以串聯(lián)方式組合，即后一個熱電偶單元22的熱端與前一個熱電偶單元22的冷端相連。多個熱電偶單元22的組合，可以使得誘導產(chǎn)生的電流成倍增加。經(jīng)研究，從成本、尺寸、轉(zhuǎn)換效率等多方面考慮，圖3中所示的5個熱電偶單元22的組合是本實用新型效率最高的實施例。
[0042]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本實用新型專利的保護范圍內(nèi)。本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:包括熱電偶設(shè)備⑵和穩(wěn)流器(3)，所述熱電偶設(shè)備(2)設(shè)置至少一個熱電偶單元(22)，所述熱電偶單元(22) —端通過連接體(8)連接到第一絕緣層(6) —側(cè)，所述第一絕緣層(6)另一側(cè)連接吸熱層(5)，所述熱電偶單元(22)另一端連接第二絕緣層(7)，且所述熱電偶單元(22)與第二絕緣層(7)之間設(shè)有引導端(11)，所述引導端(11)與穩(wěn)流器⑶電性相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述的第二絕緣層(7)遠離引導端(11) 一側(cè)連接散熱器(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述散熱器(19)附近設(shè)置風扇(21)，所述風扇(21)扇面朝向所述散熱器(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述散熱器(19)表面設(shè)有鰭狀凸起(20)或者其他幾何形狀的凸起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述熱電偶設(shè)備(2)設(shè)有5個所述熱電偶單元(22)，且所述5個熱電偶單元(22)以串聯(lián)方式組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一款所述的一種廢熱能源再利用系統(tǒng)，其特征是:所述熱電偶設(shè)備(2)中所述吸熱層(5)、第一絕緣層(6)、連接體(8)、熱電偶單元(22)、引導端(11)和第二絕緣層(7)固定連接。
【文檔編號】G06Q10/02GK203982444SQ201420387310
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】金潔 申請人:杭州環(huán)林建筑設(shè)計有限公司