CN103546066A

CN103546066A - 温差发电装置和设备

Info

Publication number: CN103546066A
Application number: CN201310518223.2A
Authority: CN
Inventors: 沈卫东; 邵宗有; 李可; 刘广辉; 张卫平
Original assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Current assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种温差发电装置和设备，其中，该温差发电装置包括：温差发电器和热管，其中，热管包括：传热部，连接至温差发电器的第一侧以及需要散热的热源，用于将来自热源的热量传导至温差发电器；散热部，连接至温差发电器的第二侧。本发明通过热管对热源的热量进行散热，提高了热源的散热效率，并且通过在温差发电器的两侧设置热管的传热部和散热部，然后，温差发电器通过传热部和散热部的温差实现温差发电，能够将热源散发的多余热能转化为电能，提高能量的利用率。

Description

温差发电装置和设备

技术领域

本发明涉及计算机领域，并且特别地，涉及一种温差发电装置和一种设备。

背景技术

计算机部件，例如芯片，在高速运转过程中会产生大量热量，随着计算机技术和集成电路制造技术的快速发展，计算机芯片的集成度、性能和时钟频率等不断提高，会导致芯片单位体积所散出的热量愈来愈高。此外，如果计算机芯片持续在高温下工作，会造成内部电路短路或断路，最后损坏。

因此，为避免热量累积导致温度过高而损坏芯片，需要配置合理的散热系统对计算机系统进行散热。物理意义上的散热是一个热传递过程，其目的在于将芯片或其它热源产生的热量传递到其它介质上，从而将芯片或其它热源自身的温度控制在稳定范围内。

散热器一般通过热传导、热对流的方式进行散热，由于风扇的实现成本低廉，使用风扇进行风冷散热是最常见的散热技术。这种方法制造程序相对简单，只需要运行风扇带走散热器所吸收的热量即可，并且风扇的价格相对较低，风扇的安装简单。但风冷散热方式依靠空气作为导热媒质，散热效率较低，为了增强热交换能力，只能不断增大散热器的散热面积，或提高风扇转速，导致风冷散热器的体积越来越大，风扇的高速运转会对工作环境产生噪音干扰和电磁干扰。

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到另一个物体。芯片或其它热源在工作过程中会消耗大量电能，而其中大部分电能会以热量的形式散失掉，这是一种极大的浪费。

针对相关技术中热源在工作过程中散热效率不高，且散热导致能量利用率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中热源在工作过程中散热效率不高，且散热导致能量利用率低的问题，本发明提出一种温差发电装置和一种设备，能够通过热管提高热源的散热效率，并且通过温差发电器实现温差发电，将热源散发的多余热能转化为电能，提高了能量的利用率。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种温差发电装置。

该装置包括：

温差发电器；

热管，热管包括：

传热部，连接至温差发电器的第一侧以及需要散热的热源，用于将来自热源的热量传导至温差发电器；

散热部，连接至温差发电器的第二侧。

其中，上述散热部包括蒸发器和冷凝器，蒸发器和冷凝器通过管道配置成相互连通的闭合回路。

并且，上述散热部进一步包括：

至少一干燥过滤器，连接至散热部，用于对冷媒进行干燥和过滤。

优选地，上述散热部进一步包括：

至少一针阀，设置于散热部，用于调整散热部内的压力。

此外，上述散热部进一步包括：

至少一视液镜，设置于散热部。

并且，以下位置处包括导热介质：

传热部与温差发电器的第一侧连接的位置处、传热部与需要散热的热源连接的位置处、散热部与温差发电器的第二侧连接的位置处。

可选地，导热介质包括以下至少之一：

硅胶、灌封胶、硅脂、胶垫。

可选地，冷媒包括以下至少之一：

氟化物类、醚类、液氨、醇类。

根据本发明的一个方面，提供了一种设备，该设备包括至少一热管以及上述的温差发电装置，并且，温差发电装置进一步包括电力输出端口。

本发明通过热管对热源的热量进行散热，提高了热源的散热效率，并且通过在温差发电器的两侧设置热管的传热部和散热部，然后，温差发电器通过传热部和散热部的温差实现温差发电，能够将热源散发的多余热能转化为电能，提高能量的利用率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的温差发电装置的示意图；

图2是应用在本发明实施例中的温差发电器的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种温差发电装置。

根据本发明实施例的温差发电装置可以包括温差发电器和热管，由于能量之间可以相互转换，电能可以转化为热能，也能从热能转化为电能，因此根据本发明的实施例可以通过温差发电器将热管散发出的热能转化为电能，从而提高资源的利用率。

其中，热管可以包括：传热部和散热部，传热部连接至温差发电器的第一侧以及需要散热的热源，从而通过热管对热源的热量进行散热，传热部还用于将来自热源的热量传导至温差发电器，从而在传热部与温差发电器的第一侧连接的位置形成热端，在散热部与温差发电器的第二侧连接的位置形成冷端，温差发电器通过传热部和散热部的温差实现温差发电，能够将热源散发的多余热能转化为电能，提高能量的利用率。散热部连接至温差发电器的第二侧。

其中，散热部包括蒸发器和冷凝器，蒸发器和冷凝器通过管道配置成相互连通的闭合回路，冷凝器的底部可以高于蒸发器的底部。

并且，上述散热部可以进一步包括：至少一干燥过滤器，连接至散热部，干燥过滤器在散热部的冷煤的动态循环中对冷媒进行干燥，并且对冷媒中的杂质进行过滤。

优选地，上述散热部可以进一步包括：至少一针阀，设置于散热部，用于调整散热部内的压力，在散热部为管道配置时，管道内的压力需要控制在一定范围内，可以通过针阀控制管道内的压力。

此外，上述散热部可以进一步包括：至少一视液镜，设置于散热部，例如，可以在蒸发部的上方设置一个视液镜，如果在视液镜中看到的是气体，则表明蒸发和冷凝的力度配合情况正常，如果在视液镜中看到液体，则表明可以调高蒸发力度；另外也可以在蒸发器的下方设置一个视液镜，如果在视液镜中看到的是液体，则表明蒸发和冷凝的力度配合情况正常，如果在视液镜中看到气体，则表明可以调高冷凝力度，以保持冷媒的气液循环平衡。

并且，以下位置处包括导热介质：传热部与温差发电器的第一侧连接的位置处、传热部与需要散热的热源连接的位置处、散热部与温差发电器的第二侧连接的位置处。可选地，导热介质可以包括：硅胶、灌封胶、硅脂、胶垫。可选地，冷媒可以包括：氟化物类、醚类、液氨、醇类。

根据本发明的一个实施例，提供了一种温差发电的散热系统，如图1所示，该散热系统包括热管的传热器（对应于文中所说的热管的传热部）、温差发电片（即文中所示的温差发电器）、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、针阀（两个）、视液镜（两个）等部件，其中，温差发电片、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、针阀、视液镜等部件构成了文中所说的热管的散热部，散热部中包括冷媒，散热部中箭头方向指明了冷媒气液循环方向，此外，在温差发电片中，与传热器接触的一侧可以视为文中温差发电片的第一侧，与蒸发器接触的一侧可以视为文中温差发电片的第二侧，蒸发器在与温差发电片接触的位置可以具有导热端，从而将温差发电片的热量引导至蒸发器中。

以该系统应用于计算机芯片为例，热管传热器通过导热胶直接粘贴在芯片（未示出）表面，将芯片发出的热量高效传导至温差发电片，然后通过蒸发器的导热端将温差发电片的热量传导至蒸发器，同时蒸发器中具有冷媒，通过蒸发冷媒能带走热量，从而在温差发电片两侧形成热端（温差发电片的第一侧）及冷端（温差发电片的第二侧），使得温差发电片利用温差进行发电。液态冷媒在蒸发器中吸热气化，然后通过气态冷媒管道传输至冷凝器，在冷凝器处将气态冷媒的热量排放到环境当中变成液态冷媒，液态冷媒经过干燥过滤器再随着冷媒的循环至蒸发器中，通过冷媒的气液循环可以为芯片散热。

根据本发明的实施例，应用了热管技术，以下详细介绍热管。在现有的传热元件中，热管（heat pipe）是最有效的传热元件之一，它可以通过很小的截面将大量热量远距离地进行传输而无须辅助动力。

热管技术已被广泛地应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决。

从热力学的角度看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热量从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式（辐射、对流、传导）来看，热传导的速度最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差变大，使热量快速传导。热管一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。将热管内部管道抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发，可以称为冷媒。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，可以源源不断地传导热量。借助于热管，芯片发出的热量能高效传地导至蒸发器，避免热量积累。

根据本发明的实施例，应用了温差发电器，以下详细介绍温差发电器。如图2所示，温差发电器主要应用了塞贝克（Seeback）效应，Seebeck效应又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。产生Seebeck效应的主要原因是热端的载流子往冷端扩散的结果，在P型（N型）半导体中,由于热激发作用较强,高温端的空穴（电子）浓度比低温端大,在这种浓度梯度的驱动下,空穴（电子）由热扩散作用,会从高温端向低温端扩散,从而形成一种电势差，进而进行发电。

根据本发明的实施例，提供了一种设备，其中，根据本发明实施例的设备包括至少一热管以及温差发电装置，并且，温差发电装置进一步包括电力输出端口。可以利用热管对热源进行散热，并且通过热源散发出热量通过温差发电装置进行发电，然后通过电力输出端口可以输出电能。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过热管对热源的热量进行散热，提高了热源的散热效率，并且通过在温差发电器的两侧设置热管的传热部和散热部，然后，温差发电器通过传热部和散热部的温差实现温差发电，能够将热源散发的多余热能转化为电能，提高能量的利用率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种温差发电装置，其特征在于，包括：

温差发电器；

热管，所述热管包括：

传热部，连接至所述温差发电器的第一侧以及需要散热的热源，用于将来自所述热源的热量传导至所述温差发电器；

散热部，连接至所述温差发电器的第二侧。

2.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述散热部包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和所述冷凝器通过管道配置成相互连通的闭合回路。

3.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述散热部进一步包括：

至少一干燥过滤器，连接至所述散热部，用于对冷媒进行干燥和过滤。

4.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述散热部进一步包括：

至少一针阀，设置于所述散热部，用于调整所述散热部内的压力。

5.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述散热部进一步包括：

至少一视液镜，设置于所述散热部。

6.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，以下位置处包括导热介质：

所述传热部与所述温差发电器的第一侧连接的位置处、所述传热部与所述需要散热的热源连接的位置处、所述散热部与所述温差发电器的第二侧连接的位置处。

7.根据权利要求6所述的温差发电装置，其特征在于，所述导热介质包括以下至少之一：

硅胶、灌封胶、硅脂、胶垫。

8.根据权利要求1至8中任意一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述冷媒包括以下至少之一：

氟化物类、醚类、液氨、醇类。

9.一种设备，其特征在于，包括至少一热源以及根据权利要求1至9中任意一项所述的温差发电装置，并且，所述温差发电装置进一步包括电力输出端口。