一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法。本發(fā)明使用安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器件作為工作物質(zhì)，利用發(fā)熱體與環(huán)境的溫差發(fā)電作功，通過卡諾循環(huán)，從發(fā)熱體吸熱，向周圍環(huán)境放熱，連接電壓穩(wěn)壓模塊對電源充電，達(dá)到降低發(fā)熱體溫度并回收發(fā)熱體能源的目的。不僅不需要消耗電能對發(fā)熱體進(jìn)行主動降溫，而且在降溫過程把熱能轉(zhuǎn)變成電能對電源充電，對能量進(jìn)行回收。
【專利說明】一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種利用電子技術(shù)對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前對計算機(jī)等電子設(shè)備的發(fā)熱芯片主要采用散熱片散熱、風(fēng)扇降溫、水冷降溫、半導(dǎo)體制冷元件降溫等方法進(jìn)行降溫，散熱片散熱需要的空間大，效率低，其它的降溫方法則需要消耗電能，不適用于手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備發(fā)熱芯片的降溫，因為會降低電池續(xù)航能力。
[0003]手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備體積小，發(fā)熱芯片主要靠機(jī)殼進(jìn)行散熱，這是一種被動降溫的形式，散熱效率低，芯片的發(fā)熱不但使運行速度下降，也降低了電池的續(xù)航能力，故研發(fā)一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法具有重要的實用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，可以用于手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備發(fā)熱芯片的降溫，并利用芯片的熱能對電源進(jìn)行充電，對能源進(jìn)行回收。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，使用安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器件作為工作物質(zhì)，利用發(fā)熱體與環(huán)境的溫差發(fā)電作功，通過卡諾循環(huán)，從發(fā)熱體吸熱，向周圍環(huán)境放熱，連接電壓穩(wěn)壓模塊對電源充電，達(dá)到降低發(fā)熱體溫度并回收發(fā)熱體能源的目的。
[0006]所述的發(fā)熱體的溫度高于周圍環(huán)境的溫度；所述的工作物質(zhì)是熱電材料或熱電器件，即能把熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的材料或能把熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的器件；所述的安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器件，可以沿發(fā)熱體的面法線向外安裝，也可以沿發(fā)熱體表面向外安裝；所述的電壓穩(wěn)壓模塊可以是升壓模塊，也可以是降壓模塊，目的是可以對電源進(jìn)行充電；所述的電源是可充電電池，也可以是儲能電容；所述的電源是發(fā)熱體發(fā)熱的電源，也可以是儲能用的電源；所述的方法可以用于手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備發(fā)熱芯片的降溫，并把芯片的熱能轉(zhuǎn)變成電能對電源進(jìn)行充電。
[0007]卡諾循環(huán)是在兩個溫度恒定的熱源(一個溫度為T1高溫?zé)嵩矗粋€溫度為T2的低溫?zé)嵩?之間工作的循環(huán)過程。理想的卡諾循環(huán)的效率與工作物質(zhì)無關(guān)，工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰酫1，向低溫?zé)嵩捶艧酫2，Q1/Q2=T1/T2，工作物質(zhì)作功W= Ql-Q2= Q1 (1- T2/T1)。所以，工作物質(zhì)作功越大，需要從高溫?zé)嵩次盏臒崃吭蕉唷?br> [0008]目前手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備體積小，發(fā)熱芯片主要靠機(jī)殼進(jìn)行散熱，這是一種被動降溫的形式，散熱效率低，芯片的發(fā)熱不但使運行速度下降，也降低了電池的續(xù)航能力。本發(fā)明提供一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，使用安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器件作為工作物質(zhì)，利用發(fā)熱體與環(huán)境的溫差發(fā)電作功，通過卡諾循環(huán)，從發(fā)熱體吸熱，向周圍環(huán)境放熱，連接電壓穩(wěn)壓模塊對電源充電，達(dá)到降低發(fā)熱體溫度并回收發(fā)熱體能源的目的。本發(fā)明可以用于手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備發(fā)熱芯片的降溫，并把芯片的熱能轉(zhuǎn)變成電能對電源進(jìn)行充電。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是:本發(fā)明不僅不需要消耗電能對發(fā)熱體進(jìn)行主動降溫，而且在降溫過程把熱能轉(zhuǎn)變成電能對電池充電，對能量進(jìn)行回收，有效延長電池的續(xù)航時間，熱電材料或熱電器件作功越大，從發(fā)熱體吸收的熱量越多。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖1，其中熱電材料或熱電器件沿發(fā)熱體的面法線向外安裝。
[0011]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2，其中熱電材料或熱電器件沿發(fā)熱體表面向外安裝。
[0012]圖3是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明實施例中發(fā)熱體全功率(100%)工作時溫度隨時間的變化曲線，其中曲線(a)和曲線(b)對應(yīng)的熱電回路總電阻分別為6.3W和9.0W。
[0014]圖5是本發(fā)明實施例中發(fā)熱體恒溫75.0° C時加熱功率百分比隨時間的變化曲線，其中曲線(a)和曲線(b)對應(yīng)的熱電回路總電阻分別為6.3W和9.0W。

【具體實施方式】
[0015]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0016]如圖1和圖2所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，包括有發(fā)熱體1，熱電材料或熱電器件的高溫端2，熱電材料或熱電器件3，熱電材料或熱電器件的低溫端4，電壓穩(wěn)壓模塊5，電源6，當(dāng)熱電材料或熱電器件的高溫端2與發(fā)熱體1接觸，熱電材料或熱電器件的低溫端4與環(huán)境接觸時，熱電材料或熱電器件3輸出正向電壓。
[0017]使用安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器3件作為工作物質(zhì)，利用發(fā)熱體與環(huán)境的溫差發(fā)電作功，通過卡諾循環(huán)，熱電材料或熱電器件的高溫端2從發(fā)熱體吸熱，熱電材料或熱電器件的低溫端4向周圍環(huán)境放熱，連接的電壓穩(wěn)壓模塊5對電源6進(jìn)行充電，達(dá)到降低發(fā)熱體溫度并回收發(fā)熱體能源的目的。不僅不需要消耗電能對發(fā)熱體進(jìn)行主動降溫，而且在降溫過程把熱能轉(zhuǎn)變成電能對電池充電，對能量進(jìn)行回收，有效延長電池的續(xù)航時間。
[0018]實施例1
下面通過實驗來說明本發(fā)明對發(fā)熱體進(jìn)行主動降溫，并對能量進(jìn)行回收的測量結(jié)果，以驗證本發(fā)明具有不需要消耗電能對發(fā)熱體進(jìn)行主動降溫，在降溫過程把熱能轉(zhuǎn)變成電能對電池充電，對能量進(jìn)行回收，熱電材料或熱電器件作功越大，從發(fā)熱體吸收的熱量越多的優(yōu)點:
如圖3所示，為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括有發(fā)熱體1，熱電器件的高溫端2，熱電器件3,熱電器件的低溫端4,電壓穩(wěn)壓模塊5,充電電池6,恒溫水浴槽7,密封膠膜8，熱電偶9，智能控溫器10，220伏交流電源11，計算機(jī)12，其中電壓穩(wěn)壓模塊5為直流(0.9V-5V)-直流USB升壓模塊。
[0019]為了準(zhǔn)確測量本發(fā)明的降溫效果，對比圖1和圖2中本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖增加了恒溫水浴槽7，密封膠膜8，熱電偶9，智能控溫器10，220伏交流電源11和計算機(jī)12 ;其中恒溫水浴槽7在本實施例中設(shè)定恒溫溫度為0.0° C，以保持環(huán)境溫度的穩(wěn)定；密封膠膜8把發(fā)熱體1，熱電器件的高溫端2，熱電器件3，熱電器件的低溫端4和熱電偶9密封并浸泡在恒溫水浴槽7中，以保證電氣絕緣；熱電偶9為雙絞線的銅-康銅熱電偶，以排除電磁信號波動的影響；220伏交流電源11通過熱電偶9和智能控溫器10對發(fā)熱體1進(jìn)行控溫，發(fā)熱體1的溫度和發(fā)熱功率百分比由智能控溫器10測量并輸入到計算機(jī)12 ;發(fā)熱體1全功率(100%)工作時是20W ;熱電器件3是2片型號為TEP1-142T300的熱電發(fā)電片串聯(lián)，當(dāng)熱電器件的高溫端2與發(fā)熱體1接觸，熱電器件的低溫端4通過密封膠膜8密封浸泡在恒溫水浴槽7時，熱電器件3輸出正向電壓。
[0020]通過智能控溫器10使發(fā)熱體1全功率(100%)工作并測量發(fā)熱體1的溫度。在測量過程中，首先熱電回路開路約10分鐘，熱電器件3不作功；然后熱電回路閉合約10分鐘，熱電器件3作功，測量熱電回路的電流；再使熱電回路開路約10分鐘，熱電器件3不作功；得到的發(fā)熱體1的溫度隨時間變化曲線如圖4所示，可以看出，熱電器件3作功時，發(fā)熱體1的溫度明顯下降。
[0021]圖4為本發(fā)明實施例中發(fā)熱體1全功率(100%)工作時溫度隨時間的變化曲線，其中曲線(a)和曲線(b)對應(yīng)的熱電回路總電阻分別為6.3W和9.0W。從圖4中可以看出，熱電器件3作功，熱電回路總電阻為6.3W時，熱電回路電流為0.53A，熱電器件3作功1.8W,發(fā)熱體1的溫度由83.9° C下降到79.3° C，下降了 4.6° C ;熱電器件3作功，熱電回路總電阻為9.0W時，熱電回路電流為0.38A，熱電器件3作功1.3W，發(fā)熱體1的溫度由84.1° C下降到80.4° C，下降了 3.7° C。所以，熱電器件3作功越大，發(fā)熱體1的溫度下降越多。
[0022]實施例2
實施例2采用本發(fā)明實施例1中的結(jié)構(gòu)示意圖(如圖3所示)，只是改變了智能控溫器10對發(fā)熱體1的控溫方式。
[0023]通過智能控溫器10使發(fā)熱體1恒溫在75.0° C，并測量智能控溫器10輸出到發(fā)熱體1的加熱功率百分比。在測量過程中，首先熱電回路開路約10分鐘，熱電器件3不作功；然后熱電回路閉合約10分鐘，熱電器件3作功，測量熱電回路的電流；再使熱電回路開路約10分鐘，熱電器件3不作功；得到的發(fā)熱體恒溫75.0° C時加熱功率百分比隨時間的變化曲線如圖5所示，可以看出，熱電器件3作功時，智能控溫器10輸出到發(fā)熱體1的加熱功率百分比明顯上升。
[0024]圖5為本發(fā)明實施例中發(fā)熱體恒溫75.0° C時加熱功率百分比隨時間的變化曲線，其中曲線(a)和曲線(b)對應(yīng)的熱電回路總電阻分別為6.3W和9.0W。從圖5中可以看出，熱電器件3作功，熱電回路總電阻為6.3W時，熱電回路電流為0.50A，熱電器件3作功1.6W，為了使發(fā)熱體恒溫75.0° C，智能控溫器10輸出到發(fā)熱體1的加熱功率百分比由58.4%上升到74.5%，上升了 16.1%，以補(bǔ)充熱量的流失，故熱電器件3作功1.6W時，從發(fā)熱體1吸收的熱量近似為20Γ 16.1%=3.2W ;熱電器件3作功，熱電回路總電阻為9.0W時，熱電回路電流為0.35A，熱電器件3作功1.1W，為了使發(fā)熱體恒溫75.0° C，智能控溫器10輸出到發(fā)熱體1的加熱功率百分比由58.4%上升到69.2%，上升了 10.8%，熱電器件3作功1.1ff,從發(fā)熱體1吸收的熱量近似為20Γ 10.8%=2.2W。所以，熱電器件3作功越大，從發(fā)熱體1吸收的熱量越多。
[0025]通過以上2個實施例可以看出，本發(fā)明中熱電材料或熱電器件3作功越大，發(fā)熱體1的溫度下降越多，從發(fā)熱體1吸收的熱量越多，不僅不需要消耗電能對發(fā)熱體進(jìn)行主動降溫，而且在降溫過程把熱能轉(zhuǎn)變成電能對電池充電，對能量進(jìn)行回收。
[0026]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于，使用安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器件作為工作物質(zhì)，利用發(fā)熱體與環(huán)境的溫差發(fā)電作功，通過卡諾循環(huán)，從發(fā)熱體吸熱，向周圍環(huán)境放熱，連接電壓穩(wěn)壓模塊對電源充電，達(dá)到降低發(fā)熱體溫度并回收發(fā)熱體能源的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:所述的發(fā)熱體的溫度高于周圍環(huán)境的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:所述的工作物質(zhì)是熱電材料或熱電器件，即能把熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的材料或能把熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:所述的安裝在發(fā)熱體表面的熱電材料或熱電器件，沿發(fā)熱體的面法線向外安裝，或沿發(fā)熱體表面向外安裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:所述的電壓穩(wěn)壓模塊是升壓模塊，或是降壓模塊，目的是可以對電源進(jìn)行充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:所述的電源是可充電電池，或是儲能電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:所述的電源是使發(fā)熱體發(fā)熱的電源，或是儲能用的電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對發(fā)熱體降溫并回收發(fā)熱體能源的方法，其特征在于:可以用于手機(jī)、平板電腦便攜式電子設(shè)備發(fā)熱芯片的降溫，并把芯片的熱能轉(zhuǎn)變成電能對電源進(jìn)行充電。
【文檔編號】H02N11/00GK104410141SQ201410722166
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】林國淙, 丁喜冬 申請人:中山大學(xué)