CN104521017A

CN104521017A - 从热能源产生电能的热电设备

Info

Publication number: CN104521017A
Application number: CN201380039838.5A
Authority: CN
Inventors: A·凯尔; A·G·拜恩斯; R·L·约翰逊; S·S·埃斯科巴; Y·P·洛哈特
Original assignee: FLAMESTOWER Inc
Current assignee: FLAMESTOWER Inc
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2015-04-15
Also published as: WO2013188859A2; US20140026933A1; WO2013188859A3

Abstract

说明把热能转换成电能的设备。例证的设备可包括热电发电机(TEG)装置和散热组件。散热组件可包括适合于容纳传热介质(例如，液体)的散热介质储存器。TEG装置包括具有热表面和冷表面的TEG模块，所述热表面适合于热源获得热量。TEG装置可按照任何适当的方式，耦接到散热组件，以降低散热组件和TEG模块的冷表面之间的热阻。散热组件可被接合到TEG装置，以致散热液体接触TEG模块的冷表面。所述设备还包括可被配置成把热量输送到TEG模块的导热构件(TCM)。

Description

从热能源产生电能的热电设备

技术领域

本公开涉及把热能转换成电能的设备和方法。

背景技术

诸如膝上型计算机、平板计算机、电子书阅读器、智能电话机、MP3播放器之类的便携式电子设备已在我们的日常生活中变得无处不在，使用户能够在行进中获得他们的数据(文件、照片、音乐、电子书、视频)。一般，这种便携式电子设备配有可再充电电源(例如，可再充电电池)。在一些情况下，由于这种电子设备的可携带性，利用电网电力对这种电子设备充电并不总是可能或者可行。对便携式电子设备的离网或野外充电来说，常规的发电设备(例如，基于内燃机的发电机和/或可再生分布式发电机)并非最佳，因为常规的发电设备包括活动组件，所述活动组件使常规的发电设备更复杂、不太便携、成本高、并且通常具有高附加载荷，以便适合于低发电。这里说明的例子可解决常规的离网发电设备的一些或所有缺陷。

附图说明

下面提供附图的简要说明，以便于理解本公开。这些附图仅仅描述了按照本公开的几个例子，于是，不应被视为对本公开范围的限制。通过利用附图，将具体并且详细地说明本公开，附图中：

图1是按照本公开的设备的第一实施例的等距视图。

图2是图1中的设备的侧视图。

图3是图1中的设备的顶视图。

图4是沿着图1中的线4-4获得的图1-3中的设备的横截面图。

图5是图4中的横截面的局部放大视图。

图6是按照本公开的TEG模块的简化例示。

图7A-7C是按照本公开的TEG模块的实施例的平面图和侧视图。

图8A-8C是按照本公开的TEG模块的备选实施例的平面图和侧视图。

图9是按照本公开的设备的TEG装置和散热组件之间的界面的另一个例子的例示。

图10是按照本公开的功率变换器的电路图。

图11是按第一种备选结构表示的图1中的设备的等距视图。

图12是图11中的设备的侧视图。

图13是图11中的设备的顶视图。

图14是按第二种备选结构表示的图1中的设备的等距视图。

图15是按第三种备选结构表示的图1中的设备的等距视图。

图16是供热能的多种不同来源使用的多种不同结构的按照本公开的设备的例示。

图17是包括光伏电池的按照本公开的设备的例示。

图18是按照本公开的设备的第二实施例的等距视图。

图19是图18中的设备的等距分解图。

图20是图18中的设备的侧视图。

图21是图18中的设备的局部侧视分解图。

图22A和22B是按照本公开的导热部件(TCM)的两个实施例的等距视图。

图23是按第一种备选结构表示的图18中的设备的等距视图。

图24是按第二种备选结构表示的图18中的设备的等距视图。

图25是按第三种备选结构表示的图18中的设备的等距视图。

图26-30是按第四备选(例如，紧凑或低剖面)结构表示的图18中的设备的顶视图、底视图、后视图、侧视图和正视图。

图31是按照本公开的模块系统的方框图。

图32是按照本公开的设备的第三实施例的等距底视图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，参考构成所述说明的一部分的附图。附图中，相同的附图标记一般识别相同的组件，除非上下文另有说明。在详细说明中说明和在附图中描述的例证性例子并不是限制性的。可以利用其它例子，可以作出其它变化，而不脱离这里介绍的主题的精神或范围。易于理解可按这里隐含设想的各种不同结构，布置、替换、组合、分离和设计这里概述并在附图中图解说明的本公开的各个方面。

说明了用于把热能转换成电能，以便向便携式电子设备提供电能的设备的例子。按照本公开的设备可包括热电发电机(TEG)装置，和散热组件。TEG装置可包括TEG模块，这里也称为热电发电机或者热电装置，它可包括第一或热表面或侧面和第二或冷表面或侧面，TGE模块的热表面适合于接受来自热源的热量。TEG装置可按照任何适当的方式，耦接到散热组件，以便减小或使散热组件和TEG模块的冷表面之间的热阻降至最小。可以利用廉价材料作为传热介质，实现散热组件。例如，散热组件(也称为热沉)可包括适合于其中容纳液体(例如，水)的容器或储存器。液体可以充当传热介质或散热物，热量被传送给所述传热介质或散热物，以便耗散到环境中。TEG模块的冷表面可以按照提供TEG模块和散热组件之间的低热阻路径的方式，热耦合到散热组件。例如，散热组件可以结合到TEG模块的冷表面，以致储存器中的液体接合热电发电机(例如，TEG模块)的冷表面，如下进一步说明。操作中，热量可通过TEG模块，从热表面输送到冷表面，从而产生电力，如下进一步所述。TEG装置和/或散热组件可进一步耦接到配置成使向TEG模块的热表面输送热量更容易的附加组件。例如，在一些实施例中，可以利用可选的导热元件把热量从热源输送到TEG模块。在其它例子中，来自热源的热量可被直接施加到TEG模块的热表面。可考虑到便携性，配置这里说明的设备，所述设备可以具有很少的活动部件(如果有的话)，以便制造简单、容易。

图1-5和11-15中描述了按照本公开的一个实施例的便携式设备100。图1-3分别表示呈第一打开构形的设备100的等距视图、侧视图和顶视图。图4表示沿图3中的线4-4的横截面图。图5表示图4的横截面图的局部详细视图。图11-13分别表示呈紧凑或折叠构形，以便存放和/或运输的设备100的侧视图和顶视图。图14和15表示设备100的其它打开或展开构形。

设备100是手持式设备，它包括导热元件110(这里可互换地称为导热部件(TCM)110)、热电发电机(TEG)装置120和散热组件130。TEG装置120可包括支承结构和一个或多个热电发电机(TEG)模块200，所述支承结构包括保持架或壳体122，每个TEG模块200适合于把热能转换成电能，如后进一步所述。保持架或壳体122可包括用于收纳一部分的TCM的插口或凹槽，可包括如下进一步所述的保持器元件，用于把所述一部分TCM压在TEG模块的表面上。散热组件110可包括适合于容纳液体(参见图16中的139)或者其它传热介质的容器或储存器132。液体可以是水，可充当用于从一个或多个TEG模块200吸热，然后把吸收的热量耗散到环境中的传热介质。散热组件110可按照使散热组件110和TEG 120之间的热阻降至最小的任何适当方式，附接到TEG装置120。在一些例子中，散热组件110和/或TEG装置120被配置成直接接合液体和TEG模块的表面，如下进一步所述。所述设备还可包括电源组件140，它可包括耦接到电设备(未图示)，以致利用TEG模块200生成的电力可被传送给电设备的连接器142。

TCM 110可被配置成向TEG模块200传导来自热源(例如，火)的热能。TCM事实上可以具有期望或者适合于特定应用的任意形状。在一些实施例中，可以从TEG装置伸出的板、鳍状物、叶片或舌状物的形式，实现TCM，如在图1中所示。TCM可以是金属条或金属板。在一些例子中，TCM 110可以是片状材料、棒、或者另一种伸出或伸长的结构。TCM 110可由导热材料，比如金属制成。在一些例子中，TCM 110可由铝(例如，阳极氧化铝)、钢、铜或热解石墨制成。也可以使用复合材料或多层材料，例如，TCM可由具有不同金属材料(例如铜)的涂层的铝基体材料制成。使用中，可以直接接触热源地设置TCM(例如，舌状物可以暴露在明火之下和/或接触明火)，来自热源的热量可沿着TCM的长度传送向TEG模块。

要明白，除了其它之外，TCM 110被配置成把来自热源(例如，明火)的热能引导或传送到TEG模块200。通常，适用于TCM 110的材料包括传热性高且损耗低的材料。在一些例子中，TCM可以是热管，所述热管包括适合于在TCM的表面之间的凹槽内的TCM的工作条件(例如，工作温度范围)的工作流体。热管TCM是有利的，因为它使TCM或舌状物能够从TEG装置延伸更大的距离(这可被称为设备的“可达距离”)，而不会不利地影响传热性能。具有更大“可达距离”的设备特别有利于其中与诸如厨灶之类的其它焰源相比，利用木材或木炭作为燃料的焰源(例如营火或“三石炉火”)不太平静的应用。

在图1中的例子之中，TCM被实现成具有彼此正交地延伸的第一或较长部分114和第二或较短部分116的L形元件112。第一部分具有第一长度，第二部分具有不同于第一部分的长度，即第一长度的第二长度。在一些实施例中，TCM可以是单块部件，因而所述部分114和116由单块或单片材料形成。可以选择所述部分114和/或116任意之一的长度，以适合特定应用。例如，可以选择较长部分114的长度，从而使得能够把TCM的端部放置在火焰中，同时使设备的其它部分(例如，TEG装置和/或散热组件)与火保持一定距离。即，在一些例子中，选择较长部分114的长度，以提供适合于特定应用的设备的期望“可达距离”。在一些例子中，TCM的较长部分114的长度大体对应于储存器132的沿其纵向维度的长度，这使得能够把设备100折叠成紧凑构形，以便存放，如后参考图11-13进一步所述。在一些例子中，较短部分116的长度大体对应于TEG设备的沿其垂直方向的长度，这使在某些构形中，TCM和TEG模块之间的接触面积达到最大。在第一个例子中，TCM 110可由宽度(例如118)约2-6cm，长度约10-15cm的阳极氧化铝制成。在一个这样的实施例中，较长部分114可具有约120mm的长度，而较短部分116可具有约45mm的长度。在第二个例子中，TCM 110可具有大于10-15cm的长度，这便于设备和更大的热源一起使用。可以利用热分析工具(例如，有限元建模和分析(FEA/FEM)技术)为特定应用优化TCM的长度、形状、厚度、材料性质和其它设计参数，而不脱离本公开的范围。

在一些例子中，TCM的宽度118可沿着纵向方向(例如，沿着x方向)变化。例如，TCM 110可具有远离TEG的第一宽度，所述第一宽度大于更靠近TEG的第二宽度，从而在与火焰接触地放置的TCM的端部，限定更大的表面积。这种增大的受热表面积可促进在TCM 110和TEG模块200之间的界面的温度均匀。在其它实施例中，TCM 110可以是扁平的平面元件，如下参考图18-30所述。要明白，按照本公开的设备可被配置成和多个可互换TCM任意之一一起使用。例如，按照本公开的工具包可包括设备100和多个不同大小的TCM，每个TCM可被配置成可拆卸地附接到TEG装置120，以便用在不同种类的热源上。

如前所述，TEG装置120可包括保持架或壳体122，和TEG模块200(参见图4和5)。为了易于说明，这里在各个例子中描述和表示了单个TEG模块，不过应明白，在按照本公开的设备中，可以使用任意数目的TEG模块。

壳体122可至少部分围绕TEG模块200。TEG模块200，对应地壳体122可具有期望的或者适合于特定应用的任意形状因子。例如，TEG模块200通常可为矩形(参见图7-8)。对应地，在图1-15中描述的实施例中的壳体122具有大体立方体的形状(例如，6面外壳)。在其它例子中，TEG模块可以是圆形、椭圆形，或者可以是期望的不规则形状。壳体122可包括多个侧壁124(例如，上壁、下壁、前壁、后壁、左壁和右壁)。壳体122的侧壁124限定空腔121，TEG模块200布置在空腔121内。壳体122可由任何适当的材料，例如铝(例如，铝板金属)制成。在其它例子中，壳体122可至少部分由绝缘材料，比如耐高温的塑料或陶瓷制成。壳体122可被配置成至少部分隔离TEG模块200和热源，以便在TEG模块200上维持期望的温度分布。

TEG模块200可包括第一或热表面220和第二或冷表面222(参见图5)。热表面200可热耦接到TCM 110，以便把来自热源的热量传送给热表面220。在一些实施例中，可按照不干扰传热的方式，把TCM 110附接到TEG模块的热表面220。在一些例子中，可以利用导热粘合剂，把TCM粘附或结合到热表面。可以使用在热表面熔合或结合这两个组件的其它已知技术。也可以使用机械紧固技术，在TCM和TEG模块之间的界面，可以涂覆导热油脂，以使界面处的热阻抗降至最小。在另外的例子中，如后参考图18-21进一步说明，可以例如利用压缩构件，把TCM压在热表面220上。

在一些实施例中，TCM 130可以可拆卸地与TEG模块200的热表面接合。例如，构成按照图1-15中的实施例的设备100，以便可拆卸地接合TCM和TEG模块。通过把TCM 110的一部分插入壳体122中，并利用保持元件132，也称为TCM保持器、保持器元件、或者保持器126，把TCM保持在紧靠TEG模块的位置，可将TCM 110可拆卸地接合到TEG装置。布置在空腔121中的保持器126可以是配置成把TCM 130的插入部分压在TEG模块的热表面220上的装载有弹簧的构件。保持器126用于维持TCM与热表面220热接触，在一些情况下，直接地物理接触热表面220，以便使从TCM到TEG模块的高效传热更容易。保持器126可被配置成允许将TCM 110取下，以便存放和/或更换。

保持器126可以是具有扁平部分126a的弹簧，扁平部分126a靠在或者被固定在壳体122的前壁上，所述弹簧还具有大体圆形或者C形的部分126b，所述部分126b具有向着TEG模块的热表面220布置的圆形顶点。在使用和/或存放之前，TCM 110可被插入空腔121中。当插入时，保持器126(例如，圆形部分126b)可以紧靠或压在TCM上，从而紧靠热表面220，把TCM保持在适当的位置。保持器或弹簧126可具有弹簧常数，以致保持器对TCM施加足够大的力，以维持TCM与热表面220直接物理接触。在一些例子中，保持器的弹簧常数大到足以施加1psi～300psi的压力。保持器可以至少部分由绝缘材料制成，以便减少或者阻止从TCM到保持器，随后到壳体112的传热。在一些例子中，保持器的至少一部分，例如圆形部分126b可由陶瓷材料制成或者涂覆有陶瓷材料。可以使用其它绝缘材料。

在一个实施例中，保持器126可以是由工作温度从室温到约800℃的弹簧钢制成的板簧。在其它实施例中，保持器126可由其它高温材料，比如Inconel制成。在另外的实施例中，保持元件126可以是布置成把TCM 110压在TEG模块上的一个或多个夹具和/或螺丝。保持器126可包括配置成向TEG模块的热表面施加力的磁性组件。

除了施加足够的压缩力，以便把TCM压在TEG模块上之外，还可以使用增强从TCM到TEG的热能传递的各种其它技术。例如，在TCM和热表面220之间，可以放置导热的半顺应性材料(例如，石墨片)，以便降低这两个贴合面之间的热阻。当被压缩时，半顺应性材料可以与表面一致，从而使这两个贴合面之间的气隙降至最小，或者消除所述气隙。在另一个实施例中，可在TCM和TEG模块之间的界面，设置相变材料(例如，盐化合物)。当加热时，相变材料可变相(例如，盐会熔化)，从而降低TCM和TGE模块之间的热阻。相变材料的使用还可改善热表面220的加热的均匀性，因为当熔化时，相变材料的流动性便于热能均匀地分布在热表面220上。具有导热二维结构的材料，比如热解石墨不仅可以用作TCM和TEG模块之间的顺应界面，而且可带来提高在TEG模块的热表面220的表面温度的均匀性的附加好处。在这样的实施例中，可以使热解石墨的高传导平面平行于TCM和TEG模块的贴合面地取向(例如，平行于图1中的yz平面取向)。

壳体122可包括配置成容纳穿过其的那部分TCM的一个或多个开口123、125。例如，壳体122可包括第一或上开口123，开口123具有这样的大小和/或形状，以致TCM的较短部分116和/或TCM的较长部分114可插入其中。壳体122可包括第二或下开口125，开口125可具有接纳TCM的较短部分116和/或TCM的较长部分114的大小。在一些例子中，第一或第二开口任意之一可具有与另一个开口不同的大小，每个开口可被配置成只容纳TCM的各个部分之一(例如，较短部分或者较长部分)，或者TCM的特定一端(在TCM两端不对称的情况下)。在一些例子中，两个开口(例如，123、125)都足够大，足以接纳TCM的任意一端。尽管只描述了两个开口，不过显然可在壳体122中设置任意数量的开口，以便容纳TCM的一部分。在一些例子中，可沿着一个或多个开口(例如，123、125)的周边，或者周边的各个部分，设置绝缘材料(524，参见图24)，以致在TCM直接物理接触开口的情况下，可以使从TCM到壳体122的传热降到最小。开口(例如，123、125)可具有与插入其中的TCM端部紧密配合的大小，所述紧密配合可以提供相对于壳体的TCM的额外保持(例如，除了利用保持器施加的保持力之外)和/或稳定性。开口周围的绝缘材料可以是例如耐高温塑料，所述塑料足够顺应，以使紧密配合或过盈配合更容易，同时促进相对于壳体的低或极小热损失。

壳体122可被配置成以致TEG模块200的冷表面222至少部分露出。例如，壳体122可被实现成侧开式容器，可以冷表面222面对壳体122的敞开侧(例如参见图5)地把TEG模块200附接到壳体。在其它例子中，可以冷表面222紧靠储存器地把TEG模块直接附接到储存器的壁上。如前所述，可以使用本领域中已知的减小在TEG模块和储存器的界面的热阻的许多技术，例如(但不限于)导热油脂、顺应或半顺应的导热材料、和导热粘合剂。在其它例子中，可在紧靠储存器的侧壁中，形成一个或多个孔口(参见图9)。所述孔口足够大，以露出TEG模块的冷表面的大部分或者实质上整个有效部分。在另外的例子中，顶部的陶瓷板240(例如，在冷侧的陶瓷板)适合于减小与传热介质的热阻。例如，可以使可与传热介质直接接触地设置的顶部陶瓷板的外露表面240b更薄和/或更多孔，以改善跨越所述陶瓷板到散热器的传热。

和图1-5中的例子中一样，通过把TEG装置120和散热组件130焊接、结合、熔合或机械紧固(例如，利用铆钉、螺钉、夹子、夹具等)在一起，可以固定或不可移动地附接TEG装置120和散热组件130。在其它例子中，壳体122和储存器132可被模压，以固定地把两者附接在一起。在另外的例子中，可以可拆卸地附接TEG装置120和散热组件130。在一些情况下，有利的是拆下散热组件，以便存放和/或运输，因为散热组件会增大设备的总体积，从而降低便携性。一般，在设备的使用过程中，散热组件130仍然被附接。与TEG装置120和散热组件130是被固定附接还是可拆卸附接无关，可以利用这里说明的任意各种技术减小TEG装置和散热组件的界面两端的热阻。

散热组件130包括储存器132，储存器132适合于容纳传热介质，这里也称为散热液体。散热储存器可具有多个侧面134-138。储存器可具有一个或多个开口侧(例如，图1中的例子中的顶侧138)，所述一个或多个开口侧可用于使储存器充满传热液体。在其它例子中，可以在任意一个侧面中形成开口，用于使储存器充满液体。储存器可以包括盖子或塞子，以便在使用中，盖住或塞住储存器132的开口或开口侧。储存器132可用传热介质不能渗透，并且足够刚硬，以维持限定给定容积的形状的任何材料制成。散热介质储存器可由金属材料(例如，铝)、弹性材料(例如，硅酮或合成橡胶)或塑料(例如，高密度聚氨酯(HDPE)、尼龙、PC/ABS混合塑料、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(Ultem)、聚苯硫醚(Ryton或Fortron))、或者这些材料的组合物制成。在一些例子中，储存器132可以大体是刚性结构，可以使用在散热液体的重量之下，仍然能够保持足够刚硬的任何适当材料。在其它例子中，并且如同参考图18-29中的实施例所述，储存器可用柔性材料制成，和/或配置成在不使用时折叠。

储存器132可包括在紧邻TEG装置的壁中的界面开口131。TEG装置显然可在侧面之一，例如前侧面136，耦接到储存器132。在其它例子中，TEG装置可在左侧面或右侧面134、134'，或者在底侧面137，耦接到储存器，如后参考图18-29所述。界面开口131可以是单个孔口，例如如图9中所示，或者多个孔口或者通孔133，例如如图5中所示。界面开口131贯穿储存器的邻壁的厚度，以致在使用中，传热介质可以通过界面开口，从而与TEG模块的冷表面直接物理接触。在一些例子中，界面开口131具有与TEG模块的有效面积(例如，图8A中的230)对应的大小。

如上所述，可以可拆卸地附接TEG装置和散热组件。通过利用轨道和凹槽式耦接，可以可滑动地附接TEG装置和散热组件。散热组件可以螺纹耦接到TEG装置。例如，可对储存器136设置阳螺纹或阴螺纹(例如，沿着开口131的周边，或者沿着从表面135伸出的突起的周边)。可在壳体122端部设置配合螺纹，以致通过绕纵轴(例如图1中的x轴)，旋转储存器123或者TEG装置，可把储存器136通过螺纹固定到TEG装置上。可以使用任何其它适当的附接手段(例如，机械或磁性手段)。

在其中可拆卸地附接TEG装置和散热组件的例子中，TEG装置的壳体122和/或储存器132可包括在TEG装置和散热组件之间的界面接合点128处的界面材料。例如，界面材料可以是顺应和/或绝缘材料，以便于TEG装置和散热组件之间的防漏耦接，以及在接合点隔离储存器吸收的热量。在一些例子中，界面材料可以是橡胶垫、防水膏或者水管工胶带。在其它例子中，界面材料可以是硅酮，可沿着界面开口131的周边，沿着各个单独小孔的周边，或者沿着壳体122和储存器132的邻接面的任何地方设置硅酮，以使液体通过接合点128的渗漏降至最少，或者防止所述渗漏。

现在参见图1-3和11-16，可按“高”、“中”或“低”构形，可拆卸地附接设备100的TCM 110，如分别在图15、1和14中所示。设备的这些备选构形可便于设备与各种热源80一起使用。例如，如图16-(1)中所示，设备100可按“高”构形，与较高的热源80'一起使用，在“高”构形中，TCM在设备的主体上方，并且离开设备的主体地延伸。在高构形中，TCM的较长部分114被插入壳体122的上开口123中，并被设置成与TEG模块接触，以致较长部分114的一部分从壳体122向上延伸(例如，沿垂直方向)，而较短部分116离开壳体122(例如，向前)延伸。如图16-(2)中所示，设备100可按“中”构形，与中间高度的热源80″一起使用，在“中”构形中，TCM的较短部分116被插入壳体122的上开口123中，并被设置成与TEG模块接触，如这里所述。设备100可按“低”构形，与低至地面，或者低于地平面布置的热源80″'一起使用(参见图16-(3))。在低构形中，TCM可被插入下开口125中。取决于热源的高度和/或期望的可达距离，可把TCM的较长部分或者较短部分插入下开口中。

如上所述，设备可被配置成具有特定的可达距离，以使设备的主体基本上与热源隔离，从而使得更易于控制可能热敏的某些组件的温度。可以理解，设备还可具有较小的正面截面积，以减少加热TEG设备，或者使所述加热降至最小。在这方面，在一些应用中，面向火或者其它热源的壳体122的正面或向前的表面可较小。此外，壳体可以充当散热组件130的挡热板。在一些例子中，可以设置另外的挡热板，如参考图18-29中的实施例所述。

便携式设备100可以是手持式设备。因而，设备可具有紧凑型尺寸，和/或可包括邻近热源拿着该设备的手柄150。手柄150可以与储存器112一体地形成，或者可以利用常规的紧固技术，把手柄150固定或者可拆卸地附接到散热组件110。手柄150可被布置在离开TEG 120(例如，相反)的位置。手柄150可以至少部分由隔热材料制成，和/或被配置成使从散热组件朝向或者沿着手柄的热传递降至最小，以便当设备较热时，使用户能够安全地移动/搬运所述设备。在另外的例子中，代替手柄或者除了手柄之外，便携式设备可包括相对于热源，把设备保持在期望位置的支承结构，如参考图18-29所述。

手柄150可折叠，以便存放，从而有利于结构紧凑，例如如图11-13中所示。手柄150可在枢轴接合处154，可枢轴转动地附接到散热组件，以致绕枢轴接合处的旋转(例如，如用图2中的箭头60所示)使手柄向下朝着储存器折叠。这样，当设备未使用时，手柄180可被折叠在储存器130之下，与储存器嵌套。使用中，通过向外施加力(例如，沿与箭头60所示的方向相反的方向枢轴转动地施加力)，可以展开手柄，以致可绕枢轴接合处154，枢轴转动手柄150。可以使用其它实现。例如，手柄可以是可滑动地(例和利用轨道或摩擦接头)附接到储存器的一个或多个侧壁的单个伸长的构件。在这样的实施例中，通过相对于储存器的侧壁，沿着大体平行的路径向前滑动手柄，手柄是可折叠的。可以利用弹簧加载或其它常规保持机制(例如，摩擦)使手柄维持其折叠和/或展开构形，并防止使用过程中的手柄的折叠。也可按图11-13中描述的紧凑构形，嵌套或折叠TCM 110。如上所述，TCM 110可以可拆卸地附接到TEG装置120。因而，当不使用时，TCM 110是可拆卸的。TCM 110可被单独存放，或者可绕垂直轴旋转TCM 110，并把它插入上开口123中，从而便利设备的紧凑构形，如图11-13中所示。

设备100还可包括用于把利用TEG模块产生的电能提供给电子设备的电源组件140。电源组件140可包括电连接器142、电路148(参见图3和10)，和封闭电路并且至少部分封闭连接器142的外壳144。在这点上，电连接器140可在操作上耦接到TEG模块200，以便把利用TEG模块产生的电能输送给电子设备(未图示)。电连接器142可以是(但不限于)USB连接器，或者用于对电子设备，比如膝上型计算机、平板计算机、电子书阅读器、移动电话机、智能电话机、便携式多媒体设备、可再充电电池和其它便携式电子设备充电的任意各种标准连接器。在一些实施例中，电源组件140可包括至少部分在外壳144内的内部存储装置(例如，内部电池)。在对外部电子设备(例如，蜂窝电话机、灯、电池、GPS、媒体/音乐播放器等)充电之前，利用TEG产生的电能可被保存在内部存储装置(例如，内部电池)中。因而，即使在从热源撤走设备100之后，保存的电能也可用于充电。

在一些例子中，电源组件140的一些或者全部组件可以与TEG装置一体化(例如，如图18-29中所示)。在其它例子中，电源组件140可以与TEG装置分离，和/或离开TEG装置一定距离，以避免在充电时，把电子设备放置在热能源附近，从而在充电期间，使电子设备保持凉爽。在这样的例子中，可借助从TEG装置120伸出的电缆146，把电源组件140附接到TEG装置120。可以使用任意长度的电缆。电缆146可以不可拆卸地附接到壳体122(例如，借助引电器)。在其它例子中，电源组件140可以与设备的主体分离(例如，如下参考图31进一步所述)。在具体的例子中，电缆146可包括两条独立电绝缘的导线(例如，出自TEG模块的正极引线和负极引线)，所述两条导线可被收纳在保护导线以防热、火焰和机械磨损的外部绝缘体中。在另一个实施例(未图示)中，电缆146可沿离开TEG模块的冷表面222的方向，从设备的散热介质储存器132或另一个组件引出，其中这种定位可减少电缆146暴露在热源的高温之下。

电路148可被配置成把利用TEG模块产生的可变电输入转换成适合于特定电子设备，或者可对期望的多种不同电子设备充电的电压和/或电流分布或波形(profile)。可以使用任何适当的电路，例如如图10中描述的电路。在图10的例子中，可以利用升压转换器产生5伏(这可被认为是USB标准)，并通过数据插头传送适当的电流，以致电流可通过USB连接器，被提供给电子设备。例如，2.0V表明充电设备能够供给500mA的电流。电路可以采用较小的蓄能系统，以致这种大小的电流可被提供给移动电话机，从而产生其中确认充电兼容性的“握手”。这使设备100能够在不是最理想的条件(例如，当功率低于最佳值时)下，继续对电子设备充电。在一些例子中，可针对特定的TEG模块和特定TEG模块的工作条件，调整电路148，以便从TEG模块获得最大效率。可通过匹配电路148的阻抗和在工作条件下TEG模块的峰值功率电阻负载，实现电路148的调整。在其它的实施例中，电路148的电阻是可根据TEG模块的热表面的温度调整的。通过在TEG模块的热侧的热质量(例如，陶瓷板)内安装电子组件，以致热侧的温度的降低会导致电路阻抗的变化，从而使设备维持最大功率输出，可以实现可调电阻电路。对于给定温度具有电阻特性的材料已为人所知，可以和电路148一起用于产生被动反馈回路。

图6描述按照本公开的TEG模块200的简化例示，以使TEG模块200的功能的理解更容易。如上所述，TEG模块200包括第一或者热表面220，和第二或者冷表面222。可分别与在半导体材料215每一侧的热表面和冷表面(220、222)接触地布置导热陶瓷210、240，半导体材料215有选择地与布置在陶瓷层210和半导体层215之间的金属互连212耦接，如图6中所示。TEG模块200由这两个表面(例如，热表面123和冷表面125)之间的温差供电。这种温差会导致移动(载荷)粒子从温度较高的区域(例如，热表面)扩散到温度较低的区域(例如，冷表面)，例如如图6中所示。这种过程可被认为类似于由温暖的空气团引起的高压区产生朝向低温(低压)区的局地风(扩散)。

可以利用半导体材料215形成温度偏置TEG模块200，以便引起沿特定方向的带电粒子(正或负)的扩散。TEG模块200可包括多个P掺杂区216和N掺杂区214。每个P掺杂(例如，“p型”)半导体区216把带正电粒子(例如，空穴)作为移动载流子，所述载流子向着温度较低的区域(例如，冷表面)扩散。每个N掺杂(例如，“n型”)半导体区域214把带负电粒子(例如，电子)作为移动载流子，该载流子也向着温度较低的区域(例如，冷表面)扩散。p型和n型半导体区域(例如，214、216，或者一起称为半导体区域或腿218)被有选择地串联连接，以致在各个p型和n型半导体区域两端产生的电位差(电压)累积，从而产生数量可观的电力。显然为了举例说明和简单起见，图6中只表示了4个单独的p型和/或n型半导体区域(这里也称为半导体腿或结构)。实践中，按照本公开的TEG模块可包括利用金属互连有选择地串联耦接的大量半导体腿218，例如，数百个半导体腿218，以便在应用温差的情况下产生电流。

按照本公开的热电发电过程由以下的等式约束。

式1)

Z \overset{&OverBar;}{T} = \frac{{(S_{p} + S_{n})}^{2}}{[{(ρ_{n} k_{n})}^{1 / 2} + {(ρ_{p} k_{p})}^{1 / 2}]} \overset{&OverBar;}{T} \approx \frac{σ S^{2}}{k} \overset{&OverBar;}{T}

式2)

\overset{&OverBar;}{T} = \frac{{(T_{2} + T_{1})}^{2}}{2}

式3)

η_{\max} = [\frac{T_{H} - T_{C}}{T_{H}}] [\frac{\sqrt{1 + Z \overset{&OverBar;}{T}} - 1}{\sqrt{1 + Z \overset{&OverBar;}{T}} + \frac{T_{C}}{T_{H}}}]

其中S＝热电系数，σ＝电导率，k＝热导率，T＝温度，η＝效率。

以上的等式中，式1定义粗略地提供TEG模块性能的量度的“品质因数”。在式1中，T_bar是利用式2定义的平均温度，式3定义作为热温度和冷温度(分别在热表面和冷表面的T_H和T_C)及品质因数的函数的TEG的效率。

可以使用可从市场上获得的热电发电机。例如，适当的热电发电机可以是Marlow Industries,Dallas,TX提供的Model No.TG12-4-01LS或者Model No.TG12-4。可从市场上获得的热电发电机可被配置成在温度范围内工作。例如，可从Marlow Industries获得的TEG模块可在热侧的从室温以800℃的温度，和冷侧的从-50℃到300℃的温度下工作。在一些实施例中，热侧温度从室温到300℃，冷侧温度从室温到180℃。

现在参见图7和8，进一步说明按照本公开的TEG模块的两个实施例。TEG模块200包括第一和第二陶瓷板210、240，和布置在它们之间的多个半导体区域或腿部218。每个陶瓷板210、240分别具有底面和顶面210a、210b和240a、240b，半导体区域或腿部218夹在板210的顶面210b和板240的底面240a之间。为了例示的简单起见，从图7和8中省略了金属互连。第一或底部陶瓷板210的暴露表面或底面210a对应于TEG模块的冷表面220，第二或顶部陶瓷板240的暴露表面或顶面240b对应于TEG模块的热表面222。顶板和底板210和240可以大小相同，或者大小基本相同，或者它们可以大小不同，如在图7和8中的例子中所示。例如，在平面图中，顶板或热板240可以小于底板或冷板210，底板210可包括吊框(underhang)，某些其它组件可附接到所述吊框(例如，焊盘224)。配线可连接在焊盘，从而耦接到电路(在TEG装置之内或之外)，以便接收TEG模块产生的电荷，从而向电子设备提供电能。半导体基板218可按任何图案(例如，阵列)排列，可大体延伸到顶板240的周边226(图7A-7C)。在各个半导体腿218之间的间隙或空间中，TEG模块200可包括空气或其它绝缘介质。在其它例子中，并且如图8A-8C中所示，半导体腿218可以只跨越由周边226限定的区域的第一部分230，周边部分228可以实质上没有半导体腿218。半导体结构周围的周边空间232可以充当绝缘体，和/或可在周边空间232中设置附加绝缘介质(例如，玻璃纤维或高温塑料材料)，以改善通过TEG模块的热流线路，和使到在TEG模块周围的区域的热损耗降到最小。

在另一个实施例中，设备100还包括一个或多个光伏(PV)模块或电池190，模块或电池190可以可拆卸或固定地附接在散热组件130(例如，如图17中所示)，或者设备100的其它结构(例如，支承结构或壳体)处。电缆146可以耦接到TEG模块和所述一个或多个光伏电池。在图17中的实施例中，设备100可用于通过热电过程，用TEG模块，和/或利用PV模块190发电。可以同时或者彼此独立地使用这两种发电机制，可从电连接器140中的电路的共享获得益处。例如，可以独立于PV模块地使用TEG模块，例如如图17-(2)中所示，其中展开TCM，以便使用。在其它例子中，可以独立使用PV模块，例如如图17-(4)中所示，其中TCM被设置在嵌套位置。要理解，这种实施例的一些优点可包括PV模块与热电发电机的一体化，在这两个发电模块之间共享的热管理，以及共享的电源电子设备。设备的各种组件中的一些组件是可拆卸的。例如，PV面板可拆卸地附接到储存器的一个或多个壁上。在其它例子中，或者除了可拆卸之外，PV面板可折叠，以便存放。

图18-29描述把热能转换成电能的设备的第二实施例。设备500可包括导热元件510(这里也称为导热部件(TCM)510)、热电发电机(TEG)装置520和散热器530。类似于设备100，设备500的TEG装置520包括支承结构561，其包括壳体522和腿脚组合件。TEG设备520还包括至少部分封闭在壳体522内的TEG模块200。设备500的散热器530包括储存器532，储存器532可被配置成包括设备100的储存器132的一些或者全部特征。

在图18-29中的实施例中，TCM 510是平面元件512，它可由与TCM110相同的材料制成，可包括TCM 110的一些或全部特征。TCM 510可包括第一或外露部分514。外露部分514可从设备500的主体向外或向前伸出，以便与明火接触地放置外露部分514。TCM 510包括第二或者封闭部分516。在设备的使用过程中，第二部分516可被大体封闭在TEG装置的壳体522内。TCM 510可以是由相同的连续材料，例如一块或一片金属制成的单一构件(例如，整体构件)。

TCM(例如，110和/或510)可包括这里也称为热通孔513的特征件，以减小TCM对热源的阻碍(参见图22A-22B)。热通孔513可以是一个或多个脊状隆起、小孔515、狭缝517、或者贯穿TCM的厚度形成的其它开口。热通孔513可具有期望的任意形状(例如，圆形、矩形、椭圆形、细长形状)，以实现火焰的大体不受限制的使用。可以选择沿着TCM的外露部分514的热通孔513的大小、形状和/或布置，以致热量/火焰可受控地在TCM 510周围流动，从而优化对于TCM 510的传热，而不妨碍热源的主要用途(例如，烹饪)。热通孔513可以足够大，以致它们允许向上或者穿过TCM 510，向着蒸煮锅的传热，又不太大，以致于使TCM的表面积对热源来说变得实质上“透明”，从而不利地影响或妨碍TCM510的横向热传导性。可按艺术/装饰图案，排列热通孔513，或者可按传达信息的图案，排列热通孔513。例如，可按可由制造商或用户定制，以传达关于TCM或用户的信息，和/或正确使用TCM的说明的图案，排列热通孔513。TCM可包括指示另外的指示信息(例如，相对于热源放置TCM的适当距离)的附加特征，比如突起和/或定位器或槽。

TEG装置520可包括关于设备100说明的一些或所有组件。例如，TEG装置可包括壳体522和TEG模块200。如同设备100一样，尽管只描述了一个TEG模块200，不过，TEG装置520显然可以包括布置在壳体522内的任意数量单独的TEG模块200。可按照这里说明的任意例子，构成TEG模块200。如前所述，TEG模块200可包括第一或热表面220，和与热表面相对的第二或冷表面222。

TEG装置520的壳体522至少可封闭TCM 510的一部分(例如，第二部分516)，如这里所述，可与TEG模块200直接物理接触地设置所述一部分。壳体522可以是单一组件，或者它可以装配自多个组件。例如，并且如图18-21中所示，壳体522可包括第一或上壳体组件523，和第二或下壳体组件525，上壳体组件523和下壳体组件525被配置成在界面或接缝257协同配合。下壳体组件525和/或上壳体组件523可由金属材料(例如，铝)，弹性材料(例如，硅酮或合成橡胶)，或塑料(例如，高密度聚氨酯(HDPE)、尼龙、PC/ABS混合塑料、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(Ultem)、聚苯硫醚(Ryton或Fortron))制成。

如前所述，TCM 510可以可拆卸或者不可拆卸地附接到TEG设备。在图18-29中的例子中，TCM被固定或不可拆卸地附接，在本公开的上下文中，这意味在(用户或消费者)正常使用设备期间，TCM并不要被除去。在本实施例中，TCM 510被安装到储存器532的底部。储存器532可包括具有孔口的下表面，以允许散热流体直接接触TEG模块。

在其它例子中，储存器532可包括第一或接触板531(参见图19)，第一或接触板531由与储存器的其它部分(例如，所述一个或多个侧壁)不同的材料制成。描述的例子中的接触板531位于储存器的底部，可被称为底板；不过在其它例子中，取决于特定构形，接触板可以位于储存器的任何其它侧面。接触板531(例如，底板531)可由导热材料(例如，金属或导热复合材料)制成，而储存器的侧壁533可由绝缘材料(例如，塑料，比如硅酮或任何耐高温塑料)制成。接触板531可由诸如铝、钢、阳极氧化铝、铜、钛、或者这些材料的合金之类的材料制成，这可增强TEG-散热器界面两端的机械和/或热性能。接触物或接触板531可具有向上或向内延伸到储存器中，以便增大表面积，对应于增大从散热介质储存器到散热液体的热能传递的特征(例如，鳍状物或引脚)。储存器532还可包含诸如使气泡翻腾的成核位置之类的特征，这可进一步增强从接触板531的传热。在其它例子中，接触板531可被并入上部或顶部壳体523中，以致它们是同一部件。在这个实施例中，储存器532的侧壁533被直接附接到上壳体523。

在一些例子中，储存器可以至少部分由可在便于存放的第一或收缩构形和便于工作的第二或展开构形之间移动的柔性塑料材料形成。储存器532的侧壁533可由足够柔韧，以致当设备500未使用时被折叠，但是足够耐用，从而经得起机械循环以及热循环的材料制成。在一个实施例中，侧壁533由可被模压到接触板531的高温硅酮材料制成。可按手风琴构形，形成储存器的塑料材料，例如具有多个褶状部分。在其它例子中，储存器532的侧壁533和接触板531由相同材料或者相同种类的材料(例如，金属材料)制成。在一些实施例中，设备500可包括挡热板580，挡热板580可以枢轴转动地耦接到散热组件。在其它实施例中，可以利用任何常规的枢轴接头582(例如，销、铰链或其它)，把挡热板580枢轴转动地耦接到TEG装置的壳体522。使用中，可通过旋转挡热板580(例如，如用箭头66所示)，展开挡热板580，从而从第一或收藏位置到第二或展开位置提供挡热板580。当设备未使用时，挡热板580可被向下折叠，以致挡热板580搁在壳体522的顶部附近，或者与壳体522的顶部接触。如上所述，散热组件530可拆卸地附接到TEG装置，从而使得在存放或运输之前，能够从设备500拆卸散热组件530。在其中不可拆卸地附接散热组件530的其它例子中，散热组件的储存器532可被折叠在可枢轴转动的挡热板之下。挡热板可用任何适当的材料，例如，能够经得住使用期间，在设备前部可预料到的高温的任何材料制成。在一些实施例中，挡热板580可由阳极氧化铝或另一种金属，或者其它高温材料制成。

类似于设备100，设备500的TEG装置520可包括保持元件或保持器526。保持元件可被配置成当被插入壳体522中时，接触TCM，从而把TCM压在TEG模块上，同时隔离或阻止通过保持元件到壳体522的传热。在一些例子中，保持元件526可以是压缩构件(例如，一块顺应材料，比如硅酮)。压缩构件可以是一块实心材料，以致实质上压缩构件的整个上表面与TCM物理接触，或者它可以具有一个或多个空腔或者通孔(例如，用于改善材料的顺应性和/或经济性)，以致只有一部分的上表面(例如，上表面的周边)接触TCM。可以利用任何常规手段(例如，粘合剂、机械紧固件529等)，把保持元件附接到下壳体组件525。在一些例子中，保持元件不必附接到壳体，而是仅仅借助当把上壳体组件和下壳体组件装配在一起时的压缩力，保持就位。

在图18-29中的实施例中，设备500包括支承结构或腿脚组合件560，它可包括支架或腿脚组合件562和底座组合件563。支架562可包括具有固定长度的纵向构件。在一些例子中，支架可以可拆卸地附接到热电发电机。支架562可在第一或底部枢轴接头567处可枢轴转动地附接到底座组合件，也可在第二或顶部枢轴接头569可枢轴转动地附接到TEG装置的壳体522。通过改变纵向构件和底座组合件563之间的角度(例如，通过如用箭头64所示，绕底部枢轴接头567转动支架562)，可以改变支架562的高度。在其它例子中，支架562可被实现成长度可调的伸缩式构件，通过向外滑动支架的重叠段(例如，圆筒段)，可以改变长度。也可以使用其它实现，而不脱离本公开的范围。例如，在其中壳体522由导热材料制成的实施例中，顶部枢轴接头可包括绝缘材料，以减少到腿脚组合件560的任何热损失。

底座组合件563可被配置成在设备500被使用时，提供稳定性。底座组合件563可包括都可独立调整或移动的一个或多个脚垫或垫板564。在图18-21中的实施例之中的底座组件563包括都可枢轴转动地附接到底座托架566的两个伸长翼板564。每个翼板564可从底座托架的中心线向外枢轴转动(例如，如图23中用箭头68所示)，以提供宽的足迹(如果期望的话)。每个翼板可从其初始或折叠位置向上枢轴转动90°，从而使脚垫能够向外扫过，从而在它们之间限定一直到180°的角度。在使用之前，可以调整翼板之间的角度，以提供稳定性和/或把设备500设置在相对于热源的特定位置(例如，翼板可被舒展得更开，以使设备500更靠近热源)。腿脚组合件的枢轴接头的一个或多个可包括对抗绕枢轴接头的旋转的摩擦接头，从而把组件维持在其折叠或展开位置。可以使用其它保持机构，比如闩锁或插销式锁定机构把腿脚组合件维持在折叠位置或展开位置。显然这里说明的腿脚组合件的特定例子只是例证性的，可以使用其它实现。例如，腿脚组合件可以是三角架或多角架结构，它包括把TEG装置和储存器支承在热能源之上的一个或多个腿脚。

如这里所述，按照本公开的设备可包括向外部电子设备(未图示)输电的功率变换电路，和耦接到外部电子设备的电连接器。例如，设备500可包括任何适当种类的电源组件，例如电源组件140。电连接器可以是标准化连接器，例如USB连接器。在其它例子中，电路可被集成在TEG装置的壳体522内，如图18-21中的实施例中一样。电路541和连接器540附接到TEG模块，并至少部分封闭在壳体522内，以致利用TEG装置的壳体522保护电路免受使用期间遇到的高温。连接器540可以是电子设备可耦接到的阴USB连接器。在另外的例子中，功率变换电路可以和设备500的主体分离(例如，封闭在独立的外壳中)。功率变换电路可通过不可拆卸的电缆连接到TEG模块，例如如关于第一实施例所述，或者如图31中所示，功率变换电路610可以与发电设备600分离，或者可以与发电设备600组合。设备可以配有操作上耦接到电路，以指示TEG模块的效率、电压、电流或功率输出，或者内部存储装置和/或外部电子设备的充电循环的进展程度的指示器(例如，LED)。

图18、23和24描述设备500的备选构形(例如，供不同热源之用)。如上所述，设备可以配备可调整设备500在一定支承面(例如，放置设备的表面)之上的高度的支承结构或腿脚组合件。图18描述其中调整设备，供较高的热源之用的第一或“高”构形。图23和24描述供更靠近支承面或低于支承面的热源之用的第二或“中”构形和第三或“低”构形。可按其中腿脚组合件560可充当手柄的另一种备选展开构形，提供设备500。通过绕底部枢轴接头567旋转底座组合件563(例如，如用图24、25中的箭头63所示)，可把设备500设置成展开构形。在展开的构形中，底座组合件(例如，翼板564)可以大体平行于支架562。翼板564可保持其折叠位置的中性(例如，翼板之间的角度仍然约为0)。

如上所述，如图26-30中所示，通过按紧凑或折叠或低剖面构形，提供设备500，可考虑到便携性构成设备500。当不使用时，设备500可被折叠，以便运输和/或存放。图26-30按紧凑或折叠构形，表示设备500的顶视图、底视图、正视图、侧视图和后视图。设备的前侧586是在使用期间，面对热源的侧面，后侧588是在使用期间，背离热源的侧面。图27中，设备500可向下折叠成紧凑的一般立方体的形状。为了把设备折叠成紧凑构形，用户可拆下或折叠散热器530，和折叠挡热板580，以致平直地靠在TEG装置520上，或者靠在TCM装置512上。TCM 510被附接到的TEG装置的壳体522可被向内朝着支架562折叠(例如，通过沿用箭头586指示的方向，旋转TEG装置)。按照这种方式，当被折叠时，TCM变成在由折叠的支承结构限定的空腔589内，被支承结构环绕，从而可受到保护，免遭破坏。翼板被折叠到其中性位置，随后被折向支架562。最后所得到的紧凑或低剖面构形足够小并且轻便，从而可携带在口袋或背包中。

图32描述按照本公开的设备700的另一个实施例。设备700包括TEG模块720、散热组件730和支承结构或支架750。散热组件730可包括储存器732，可按照这里的任意例子实现。TEG模块720可按照这里的任意例子实现。例如，TEG模块720可包括参考图1-8说明的TEG模块200。TEG模块720可包括面向下或者离开散热组件的热表面723。TEG模块720还包括可安装(例如，粘接或焊接)到储存器732的下壁的冷表面725。在其它例子中，和在图1-5、11-15和18-30中说明的设备中一样，储存器可不包括接触板，储存器的底部可改为向TEG装置敞开，以致散热液体直接接触TEG模块的冷表面。在另外的例子中，和在图1-5、11-15和18-30中描述的设备中一样，接触板可包括提供与TEG模块的冷表面直接接触的散热液体的一个或多个孔口。

所述设备还包括电源组件，例如与电源组件140类似的电源组件，所述电源组件可包括连接器，例如与连接器142类似的连接器，用于耦接到电子设备(未图示)，以致利用TEG模块720产生的电力可被输送给电子设备。电路(未图示)，例如与电路148类似的电路可以耦接到TEG模块的焊盘724，并被配置成向电子设备提供电能。

支承结构750可包括多个腿脚752，所述多个腿脚752被配置成相对于热源，把TEG模块和散热组件维持在特定位置。可以理解，设备700可以和专用热源一起使用。热源可以是(但不限于)蜡烛、酒精灯、基于乌洛托品燃料的热源、石油蜡、或者胶凝酒精灯。支承结构750可以具有以致设备700可被直接放置在热源之上，从而火焰直接接触外露的热表面723的大小和/或形状。在一些例子中，支承结构750是可拆卸的。在一些例子中，通过伸缩、折叠、旋转或者沿着储存器的长度向上滑动，腿脚752是可折叠的。利用调节机构，各个腿脚752的长度是可调节的，以改变火焰和TEG模块的热表面之间的距离(例如，以便适应不同高度的热源)和/或适应把设备700放置在不平的地面上。调节机构可以是螺纹部分附接到各个腿脚的底部的多个可调或水平调节脚。在其它例子中，可以使用可拆卸的垫片。可以使用任何其它适当的调整机构。设备700还可包括沿着支承结构的长度垂直布置的挡风板，以保护热源的火焰不受碎屑和/或空气流动影响。

散热介质储存器732可直接附接到TEG模块的冷表面。可按照使TEG模块和散热组件之间的热阻降至最小的任何方式，把散热介质储存器732附接到TEG模块。例如，可以利用导热粘合剂53，附接TEG模块和散热介质储存器52。如这里所述，在使用中，可以使散热介质储存器732充满传热介质，这里称为散热流体。散热介质储存器732可按照使TEG模块和散热组件之间的热阻降至最小的任何方式，附接到TEG模块。例如，可利用导热粘合剂53，附接TEG模块和散热介质储存器52。传热介质可以是通常低廉并且易于获得的水。在一些例子中，散热流体可以与TEG模块的冷表面直接物理接触。在这样的例子中，储存器的下壁面可包括一个或多个孔口，散热流体可以通过所述孔口，从而接触TEG模块的冷表面。

可以提供包括把设备700和专用热源携带在其中的容器或包(未图示)的工具包。如上所述，专用热源可以是(但不限于)蜡烛、酒精灯、基于乌洛托品燃料的热源、石油蜡、或者胶凝酒精灯。

在本发明的一个实施例中，提供一种和热源及液体一起使用，以便为电子设备产生电能的手持设备，所述手持设备可包括适合于容纳液体的储存器，具有第一和第二表面的热电发电机，所述热电发电机安装在储存器上，以致储存器中的流体接合热电发电机的第二表面，可以与热电发电机的第一表面接合，从而把热量从热源传送到第一表面的导热元件，和延伸自热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备的连接器，从而热电发电机产生通过电缆，输送给电子设备的电能。

所述设备还可包括允许导热元件可拆卸地与热电发电机的第一表面接合的保持器。所述连接器可包括USB连接器。

在本发明的一个实施例中，提供一种与热源一起使用，以便为电子设备产生电能的手持设备，所述手持设备可包括具有第一和第二表面的热电发电机，接合到热电发电机的第二表面，以便冷却第二表面的散热器，从热源获得热量的导热元件，允许可拆卸地接合导热元件和热电发电机的第一表面的保持器，和延伸自热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备的连接器，从而热电发电机产生通过电缆，输送给电子设备的电能。

导热元件可以是金属条。所述金属条可包括第一部分，和垂直于第一部分延伸的第二部分，第一部分具有长度，第二部分具有与第一部分的长度不同的长度。保持器可包括接纳金属条的一部分的插口或空腔，包括把所述一部分压在热电元件的第二表面上的保持元件。所述元件可包括弹簧。散热器可以是用于容纳液体的储存器。

在本发明的一个实施例中，提供一种和热源及液体一起使用，以便为电子设备产生电能的便携式设备，所述便携式设备可包括适合于容纳液体的散热器，具有第一侧面和第二侧面的热电发电机，热电发电机的第二侧面与散热器接触，直接接触热电发电机的第一侧面，用于把热量从热源传送到热电发电机的第一侧面，并且由于热量从第一侧面到第二侧面穿过热电发电机，从而产生电力的导热元件，和延伸自热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备，把热电发电机产生的电力输送给电子设备的连接器。

导热元件可以是金属板。导热元件可在热电发电机之前延伸。

在本发明的一个实施例中，提供一种与热源一起使用，以便为电子设备产生电能的便携式设备，所述便携式设备包括支承结构，由支承结构支撑，具有第一和第二侧面的热电发电机，由支承结构支撑的散热器，热电发电机的第二侧面与散热器接触，由支承结构支撑的至少一个光伏电池，和耦接到热电发电机和/或所述至少一个光伏电池的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备，把热电发电机和/或所述至少一个光伏电池产生的电力输送给电子设备的连接器。

所述设备可以和液体一起使用，散热器可适合于容纳液体。所述设备还可包括与热电发电机的第一侧面直接接触，用于把热量从热源传送到热电发电机的第一侧面的导热元件。电缆可以耦接到热电发电机和所述至少一个光伏电池两者。

在本发明的一个实施例中，提供一种和热源一起使用，以便为电子设备产生电能的便携式设备，所述设备可包括支承结构，由支承结构支撑，具有第一和第二侧面的热电发电机，由支承结构支撑，与热电发电机的第二侧面接触的散热器，和耦接到热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备，把热电发电机产生的电力输送给电子设备的连接器，散热器可从便于存放的低剖面构形和便于工作的展开构形移动。

所述设备可以和液体一起使用，散热器可以是适合于容纳液体的储存器。储存器可至少部分由可从便于存放的收缩构形和便于工作的展开构形移动的柔性塑料材料形成。所述塑料材料可以具有手风琴构形。

在本发明的一个实施例中，提供一种在水平面上与热源一起使用，以便为电子设备产生电能的便携式设备，所述设备包括支承结构，由支承结构支撑，并具有顶侧和底侧的热电发电机，由支承结构支撑，并与热电发电机的顶侧接触的散热器，和耦接到热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备，以便把热电发电机产生的电力输送给电子设备的连接器，支承结构可被配置成可从便于存放的低剖面构形和相对于热源，把热电发电机置于升高的位置的展开构形移动。

支承结构可包括可被配置成从便于存放的收缩构形和相对于热源，把热电发电机置于升高的位置的展开构形移动的腿脚组合件。设备可以和液体一起使用，散热器可适合于容纳液体。设备还可包括与热电发电机的第一侧面直接接触，用于把热量从热源传送到热电发电机的第一侧面的导热元件。

在本发明的一个实施例中，提供一种在水平面上与热源一起使用，以便为电子设备产生电能的便携式设备，所述设备包括具有顶侧和底侧的热电发电机，连接到热电发电机的顶侧的散热器，在水平面之上支撑热电发电机的支架，和耦接到热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备，把热电发电机产生的电力输送给电子设备的连接器，从而在工作期间，热电发电机可由支架置于热源之上。

支架可以可拆卸地耦接到热电发电机。

在本发明的一个实施例中，提供一种与热源一起使用，以便为电子设备产生电能的手持设备，所述设备包括具有第一和第二表面的热电发电机，接合到热电发电机的第二表面，以便冷却第二表面的散热器，从接合热电发电机的第一表面的热源获得热量的导热元件，所述导热元件具有适合于延伸到热源上方的部分，并且具备便利热量穿过所述部分的多个孔口，和延伸自热电发电机的电缆，所述电缆具有耦接到电子设备的连接器，从而热电发电机产生通过所述电缆，输送给电子设备的电能。

所述孔口可以选自孔和狭缝。所述设备可以和液体一起使用，散热器可以是适合于容纳液体的储存器。储存器可以至少部分由可从便于存放的收缩构形和便于工作的展开构形移动的柔性塑料材料形成。

提供本详细说明，以便本领域的技术人员能够实现或利用公开的实施例。对本领域的技术人员来说，对这些实施例的各种修改将是显而易见的，这里定义的原理可以应用于其它实施例，而不脱离本公开的范围。从而，本公开并不意图局限于这里说明的实施例，相反应被赋予与由以下权利要求限定的原理和新颖特征一致的可能的最宽广范围。

Claims

1.一种与热源及液体一起使用以便为电设备产生电能的便携式设备，所述便携式设备包括:适合于容纳所述液体的散热器；具有第一侧面和第二侧面的热电发电机，所述热电发电机的第二侧面与散热器接触；直接接触热电发电机的第一侧面的导热元件，用于把热量从热源传送到热电发电机的第一侧面，并且由于热量从第一侧面到第二侧面穿过热电发电机而产生电力；以及从热电发电机延伸的电缆，所述电缆具有用于耦接到电设备以便把热电发电机产生的电力输送给电设备的连接器。

2.按照权利要求1所述的设备，其中导热元件是金属板。

3.按照权利要求1所述的设备，其中导热元件在热电发电机之前延伸。

4.一种与热源一起使用以便为电设备产生电能的便携式设备，所述便携式设备包括：支承结构；由支承结构支撑并且具有第一和第二侧面的热电发电机；由支承结构支撑的散热器，所述热电发电机的第二侧面与散热器接触；由支承结构支撑的至少一个光伏电池；以及耦接到热电发电机和/或所述至少一个光伏电池的电缆，所述电缆具有用于耦接到电设备以便把由热电发电机和/或所述至少一个光伏电池产生的电力输送给电设备的连接器。

5.按照权利要求4所述的设备，用于与液体一起使用，其中散热器适合于容纳所述液体。

6.按照权利要求4所述的设备，还包括与热电发电机的第一侧面直接接触以便把热量从热源传送到热电发电机的第一侧面的导热元件。

7.按照权利要求4所述的设备，其中所述电缆耦接到热电发电机和所述至少一个光伏电池两者。

8.一种与热源一起使用以便为电设备产生电能的便携式设备，所述设备包括：支承结构；由支承结构支撑并且具有第一和第二侧面的热电发电机；由支承结构支撑并且与热电发电机的第二侧面接触的散热器；以及耦接到热电发电机的电缆，所述电缆具有用于耦接到电设备以便把热电发电机产生的电力输送给电设备的连接器，所述散热器能够从便于存放的低剖面构形和便于工作的展开构形移动。

9.按照权利要求8所述的设备，用于与液体一起使用，其中所述散热器是适合于容纳液体的储存器。

10.按照权利要求9所述的设备，其中储存器至少部分地由能够从便于存放的收缩构形和便于工作的展开构形移动的柔性塑料材料形成。

11.按照权利要求10所述的设备，其中所述塑料材料具有手风琴构形。

12.一种在水平面上与热源一起使用以便为电设备产生电能的便携式设备，所述设备包括：支承结构；由支承结构支撑并具有顶侧和底侧的热电发电机；由支承结构支撑并与热电发电机的顶侧接触的散热器；以及耦接到热电发电机的电缆，所述电缆具有用于耦接到电设备以便把热电发电机产生的电力输送给电设备的连接器，所述支承结构能够被配置成能够从便于存放的低剖面构形和相对于热源把热电发电机置于升高的位置的展开构形移动。

13.按照权利要求12所述的设备，其中支承结构包括能够被配置成从便于存放的收缩构形和相对于热源把热电发电机置于升高的位置的展开构形移动的腿脚组合件。

14.按照权利要求12所述设备，用于与液体一起使用，其中散热器适合于容纳所述液体。

15.按照权利要求12所述的设备，还包括与热电发电机的第一侧面直接接触以便把热量从热源传送到热电发电机的第一侧面的导热元件。

16.一种在水平面上与热源一起使用以便为电设备产生电能的便携式设备，所述设备包括：具有顶侧和底侧的热电发电机；连接到热电发电机的顶侧的散热器；在水平面之上支撑热电发电机的支架；以及耦接到热电发电机的电缆，所述电缆具有用于耦接到电设备以便把热电发电机产生的电力输送给电设备的连接器，从而在工作期间热电发电机能够由支架置于热源之上。

17.按照权利要求16所述的设备，其中支架能够可拆卸地耦接到热电发电机。

18.一种与热源一起使用以便为电设备产生电能的手持设备，所述设备包括：具有第一和第二表面的热电发电机；结合到热电发电机的第二表面以便冷却第二表面的散热器；从接合热电发电机的第一表面的热源获得热量的导热元件，所述导热元件具有适合于在热源上方延伸的部分，并且具备便利热量穿过所述部分的多个孔口；以及从热电发电机延伸的电缆，所述电缆具有用于耦接到电设备的连接器，从而热电发电机产生通过所述电缆被输送给电设备的电能。

19.按照权利要求18所述的设备，其中所述孔口选自孔和狭缝。

20.按照权利要求18所述的设备，用于与液体一起使用，其中所述散热器是适合于容纳液体的储存器。

21.按照权利要求18所述的设备，其中储存器至少部分地由能够从便于存放的收缩构形和便于工作的展开构形移动的柔性塑料材料形成。